java項目——數據結構實驗報告

java項目——數據結構總結報告

20135315  宋宸寧

實驗要求

一、用java語言實現數據結構中的線性表、哈希表、樹、圖、隊列、堆棧、排序查找算法的類。

二、設計集合框架，使用泛型實現各種。

三、API的編寫，並導出。

四、使用TDD模式，對程序進行測試，利用TestSuite將各測試類整合到一塊兒。

五、與小組成員實現代碼的整合。

實驗設計過程

1. 首先自學集合框架章節的內容，初步設計相關的類。
2. 根據數據結構課本的章節分類，實驗各數據結構類。
3. 在類的編寫過程當中，通過老師的指導，我準備使用泛型這一新的功能。
4. 將各數據結構類向上抽象，設計抽象函數和接口。例如，線性表中包括鏈表和順序表，這兩張表雖然是不一樣的數據結構，可是有不少相同的地方，好比判斷表是否爲空、刪除、插入等操做都是二者共有的，因此能夠抽取出來，做爲線性表的接口。
5. 將不一樣的數據結構放在不一樣的包中，這樣以便使用。
6. 在編寫代碼的過程當中，注意幫助文檔和TDD測試的跟進編寫。

實驗內容

一、線性表的編寫

首先根據線性表的性質，進行功能的抽取，設計list接口，讓順序表類和鏈表類分別實現它的功能，具體包括isEmpty（）是否爲空函數，insert（）插入函數，append（）尾插函數，search（）查找函數，remove（）刪除函數，get（）獲取元素函數，set（）重置函數，length（）長度函數等。

而後依次在順序表中實現以上函數，在實現接口的同時，增長特殊性的函數，如構造函數等。

在鏈表中實現以上類，注意，在鏈表類的設計中，要先設計出鏈表節點類，以便在鏈表的構造函數中調用。鏈表節點類中並無具體方法，只有3種不一樣的構造函數方法。

二、隊列堆棧的編寫

首先根據隊列的性質，進行功能的抽取，設計queue接口，具體包括isEmpty（）是否爲空函數，enqueue（）入隊函數，dequeue（）出隊函數等。

而後依次用數組類型實現順序隊列，用鏈表類型實現鏈表隊列。

首先根據堆棧的性質，進行功能的抽取，設計stack接口，具體包括isEmpty（）是否爲空函數，push（）入棧函數，pop（）出棧函數，get（）獲取函數等。

而後依次用數組類型實現順序堆棧，用鏈表類型實現鏈表堆棧。

三、圖的編寫

首先根據圖的性質，進行功能抽取，設計Graph接口，具體包括靜態常量最大權重值99999，vertexCount()計算頂點數函數，get()獲取頂點元素函數，getWeight()獲取邊的權值函數，insertVertex()插入頂點元素函數，insertEdge()插入邊函數，removeVertex()移除頂點函數，removeEdge()移除邊函數，getNextNeighbor()獲取鄰接點函數，DFSTraverse()深度遍歷函數，BFSTraverse()廣度遍歷函數。

定義邊類實現Comparable接口，編寫構造方法，初始化起始頂點號，結束頂點號和權值；複寫toString()函數,用於打印輸出邊的參數；實現compareTo()函數，進行起始頂點值的比較。

編寫抽象圖類實現Graph接口，複寫DFSTraverse()深度遍歷函數，BFSTraverse()廣度遍歷函數，增長minSpanTree_prim()生成最小生成樹函數，Dijkstra算法求帶權圖中頂點vi的單源最短路徑函數shortestPath()，Floyd算法求帶權圖每對頂點間的最短路徑函數shortestPath()。

最後，編寫鄰接矩陣圖類繼承抽象圖類，編寫構造函數，初始化圖的數據，分別複寫抽象圖類中的功能。

四、樹的編寫

首先根據樹的性質，進行功能的抽取，設計BinTree接口，具體包括isEmpty()判斷數是否爲空函數，count()計算二叉樹節點數函數，height()計算二叉樹高度函數，preOrder()先序遍歷函數，inOrder()中序遍歷函數，postOrder()後序遍歷函數，levelOrder()層序遍歷函數，search()查找函數，getParent()獲取父母節點函數，insertRoot()插入根節點函數，insertChild()插入子節點函數，removeChild()刪除子節點函數，removeAll()刪除所有元素函數。

編寫節點類，設計三種構造方法，分別爲傳入空參數，傳入節點數據域的數值，傳入節點數據域的數值和左右子樹。

編寫二叉樹類實現BinTree接口，實現BinTree接口中的方法，增長如下方法：create()建立新節點函數，getParent()在從某一節點開始的二叉樹中獲取父母節點函數，preOrder()從某一節起先序遍歷函數，inOrder()從某一節點起中序遍歷函數，postOrder()從某一節點起後序遍歷函數，levelOrder()從某一節點起層序遍歷函數，serach()從某一節點起插入節點函數，count()從某一節點起計算二叉樹節點數函數，height()從某一節點起計算二叉樹高度函數。

編寫二叉排序類繼承二叉樹類，增長insert()插入元素方法，remove()刪除元素方法，remove()刪除節點方法。

五、哈希表的編寫

編寫哈希表類。包括兩種構造方法，空參數法和傳入表容量值法，以及hash()求元素散列地址函數，insert()插入方法，remove()移除方法，search()查找方法，toString()輸出散列表信息函數。

六、API的編寫

在每個類前加一個文檔註釋，聲明該類的用途，包含的方法，以及做者和版本信息。注意，幫助文檔的編寫要隨着代碼的編寫而進行，這樣會減小沒必要要的麻煩。當寫完全部的幫助文檔後，經過flie->export->選擇java文件夾下的javadoc->選擇要生成幫助文檔的工程，選擇生成地址->點擊finish便可。

七、TDD的編寫

因爲要測試的類中的方法具備關聯性，因此我經過設計不一樣的情景，同時對多個函數進行測試，而不是依次測試各個函數。其次，要測試的類中用到了泛型方法，因此分別設計了Integer類型的測試和String類型的測試。最終使用TestSuite功能，將全部類對應的測試類，整合到一個Test測試類中，對測試類進行統一管理和測試。

八、GUI界面的編寫

經過自學圖形用戶界面部分，將各類數據結構類的各類方法經過圖形用戶界面實現出來。將各類功能的實現經過按鈕來實現，其中比較重要的是，界面的設計。個人設計是，經過一個文本欄輸出要操做的數據，將不一樣的方法對應上相應的按鈕，經過操做按鈕實現相應的功能。設置一個文本框，將操做的結果輸出。因爲時間有限，因此設計的比較粗糙。

實驗結果與測試

一、完成DataStructure工程下，BinSortTreeStructure包、HashTableStructure包、linkedstructure包、MapStructure包、queuestructures包、Sort包以及stackstructures包的編寫，分別包含二叉排序數類、散列表類、線性表類、圖類、隊列類、排序類以及堆棧類，注意關於查找的方法，沒有統一封裝起來，而是分別分裝在美中數據結構的具體類包裏，由於查找方法做爲一種基本操做，已經包括在基礎類中，沒必要在進行封裝。

二、完成整個工程的TDD測試。

（1）TDD測試結果是比較全面的，具體到每個類中的每個方法。注意並不包含私有方法，由於我編寫的程序中，私有方法是爲了公有方法服務的，在公有方法的實現過程當中調用了私有方法，若是TDD測試能夠經過，也就間接說明了相應的私有方法的正確性。

（2）此外，在編寫TDD測試的過程當中，我設計每一種數據結構的情景，並非類中的方法分離開測試的，而是一個方法的測試接着另外一個方法，由於方法與方法之間是有聯繫的。（3）值得特別一提的是，在編寫產品代碼的時候，我使用了泛型這一新的結構，並在測試的過程當中，分別針對整形Integer對象和字符串型String對象使用了泛型，都測試出告終果。

三、將各類數據結構類用GUI界面實現。經過自學圖形用戶界面的相關知識，在編程以前，首先要設計出所需的界面，實現一個框架中，包括各類功能函數的按鈕，輸入數據的文本框以及顯示結果的文本框。

四、API的編寫。因爲學習java視頻，我養成了邊寫代碼邊寫註釋的習慣，在代碼寫完後，相應的註釋也寫好了，因此直接在文件選項卡下，選擇導出就能夠了。

五、最終將全部代碼和API文檔打包成jar包，以備隊友使用。

實驗總結

一、TDD的編寫必定要隨着代碼一塊兒進行。在本次實驗中，我是完成了所有的代碼編寫工做後，纔開始寫TDD的，在測試過程當中，經常由於一個問題一直不成功，浪費不少時間回頭找緣由，並且加上編完代碼也過去了一段時間，不少代碼部分也有些遺忘，又不得不從頭開始改起，耽誤了大量的時間，記得有一個建立二叉排序數的函數的編寫中，因爲一個地方把大於當作小於，致使程序一直有問題，在我讀了不少遍代碼後，才最終發現問題。邊寫程序邊測試，這一點是我在此次實驗中最大的收穫。

二、在設計類的時候，必定要學會提取和抽象，能總結成接口和抽象函數的功能，就要總結，剛開始的時候，我編寫線性表時，當時只顧閉門造車，一個勁的生遍，致使鏈表和順序表類的不少功能都有類似之處，但都沒有抽取出來，致使一個類中有過多的冗雜的函數，閱讀起來不方便，查找也不方便，經過閱讀參考書，我在學習他人的代碼過程當中，學習瞭如何提取功能，創建接口和抽象類，以及父類。

三、特別的一點是，在對Sort排序類進行TDD測試的時候，因爲忽略了字符串這一類型的特色，排序java十、java0六、java006時，因爲個人主觀臆斷，認爲結果應該爲java0六、java00六、java10，致使測試成功，後來發現字符串類型數據和整形數據的區別後，修改了預期結果，才使測試得以經過。不過，大多數狀況下，測試不經過仍是因爲程序的緣由，好比在建立二叉排序數的過程當中，對建好的二叉排序樹進行中序排序，輸出的結果老是有一部分錯誤，有時又能正常經過，後來發如今一個if判斷語句中，大於小於寫反了。經過TDD測試確實能發現問題，使程序更準確、完整。

四、API的編寫在編程的過程當中也顯得尤其重要。只有邊編程邊寫註釋，才能減小往後的麻煩，許多程序隔了一段時間後再看，會發現讀不懂了，這時就體現了註釋的重要意義。此外，養成良好的編程習慣，咱們就會逐步成長爲一名合格的編程人員。API的編寫，不可是對編程者的提示，更要有提示用戶的左右，因此寫註釋的時候，必定要註明函數的功能，參數的意義和返回值的意義。更要注意文檔註釋的編寫，文檔註釋是對整個類的解釋，因此要說明該類的用途和功能，以及做者和版本信息。

五、經過去圖書館借閱相關的書籍，我經過只看一部分的內容，如關於鏈表部分的，經過比較，最終篩選出最適合書，並以該書做爲參考，實現了往後的編程。這使我查閱資料的能力獲得了提升。在本次實驗中，我認爲我最大的收穫是學會了如何自學和如何查資料，經過借閱不一樣的相關書籍進行比較，能夠很清晰的發現各類書的差別，也能夠找到最合適本身水平的書來閱讀學習。

六、在本次實驗中除了項目代碼的完成，我也學會一些東西。好比，開發一個項目TDD測試必定要緊跟着代碼的編寫完成，只有這樣才能保證你的代碼可使用各類不一樣的狀況，以及在編寫的過程當中，及時的跟進註釋的編寫。如何查資料。如何快速學習。在本次的實驗中，我發現有目的的學習，比盲目的學習課本要有效率的多，並且還能夠保證你真正的學到了知識，這一點適合任何學科、任何事物的學習。