20172308 實驗三《程序設計與數據結構》查找與排序 實驗報告

20172308 2018-2019-1 實驗3 《查找與排序》報告

課程：《程序設計與數據結構》
班級： 1723
姓名： 周亞傑
學號：20172308
實驗教師：王志強
實驗日期：2018年10月20日
必修/選修： 必修

1.實驗內容

• 查找與排序-1：定義一個Searching和Sorting類，並在類中實現linearSearch, SelectionSort方法
• 查找與排序-2：重構代碼
• 查找與排序-3：參考http://www.cnblogs.com/maybe2030/p/4715035.html 在Searching中補充查找算法並測試
• 查找與排序-4：補充實現課上講過的排序方法
• 查找與排序-5：編寫Android程序對各類查找與排序算法進行測試

2. 實驗過程及結果

• 查找與排序-1：

1. 定義一個Searching和Sorting類
2. 在類中實現linearSearch, SelectionSort方法
3. 10個測試用例，提交測試用例設計狀況（正常，異常，邊界，正序，逆序），用例數據中要包含本身學號的後四位
4. 測試用例的選取要考慮到方法的形參，設計選取的用例
5. 完成測試
6. 結果截圖：
   

• 查找與排序-2：

1. 重構代碼
2. 把Sorting.java Searching.java放入 cn.edu.besti.cs1723.（姓名首字母+四位學號）包中
3. 把測試代碼放test包中
4. 從新編譯，運行代碼，提交編譯，運行的截圖（IDEA，命令行兩種）
5. 結果截圖
   
   

• 查找與排序-3：

1. 參考http://www.cnblogs.com/maybe2030/p/4715035.html 在Searching中補充查找算法並測試
2. 根據參考博客給的C++代碼，用Java完成方法的編寫
3. 提交運行結果截圖
   
   
   
   
   

• 查找與排序-4：

1. 補充實現課上講過的排序方法：希爾排序，堆排序，二叉樹排序等(至少3個)
2. 測試實現的算法（正常，異常，邊界）
3. 提交運行結果截圖
   

• 查找與排序-5：

1. 編寫Android程序對各類查找與排序算法進行測試
2. 將方法類文件複製到Android studio中
3. 根據需求設計界面，使可以輸入數據，返回排序結果；輸入查找值，返回true或false
4. 提交運行結果截圖
   

3. 實驗過程當中遇到的問題和解決過程

• 問題1：實驗3是根據參考博客裏的內容完成查找方法的編寫，好比沒有學過的斐波那契查找方法，可是博客裏只給了C++的代碼，在理解意思以後用Java寫出來。
  在寫二分查找代碼的時候，查找的結果出現了問題：如圖
  

• 問題1解決過程：
  （圖中的運行結果是不對的，可是代碼是修改以後的）
  測試運行的結果是輸出了0，這個很奇怪，輸出的應該是我要查找的數字纔對
  而後對比參考博客裏給的C++代碼：

//二分查找（折半查找），版本1
int BinarySearch1(int a[], int value, int n)
{
    int low, high, mid;
    low = 0;
    high = n-1;
    while(low<=high)
    {
        mid = (low+high)/2;
        if(a[mid]==value)
            return mid;
        if(a[mid]>value)
            high = mid-1;
        if(a[mid]<value)
            low = mid+1;
    }
    return -1;
}

//二分查找，遞歸版本
int BinarySearch2(int a[], int value, int low, int high)
{
    int mid = low+(high-low)/2;
    if(a[mid]==value)
        return mid;
    if(a[mid]>value)
        return BinarySearch2(a, value, low, mid-1);
    if(a[mid]<value)
        return BinarySearch2(a, value, mid+1, high);
}

我用的是遞歸方法
二分查找是在有序的基礎上進行查找的：
參考博客給的方法須要傳進去查找的範圍，因此在找中間值的時候須要把下限加上
而後判斷中間值與要查的值大小關係
若正好相等，直接返回要查值的索引位置
若不相等，則對中間值加減1，而後到新的折半區域求新的中間值，判斷相等關係
......
如此遞歸下去

debug以後，發現問題所在：參考博客裏的代碼有點問題
方法是相似於上面所說的，可是每一次遞歸都缺乏一次判斷：
即每一次遞歸，新的索引中間值都會增或減1，即缺乏判斷中間值到達邊界的條件
若是要查找的值並不存在，則查到邊界的時候，就會越界

在博客的評論裏也有人回覆了

加上條件以後便可

插值算法與二分查找相似，存在同樣的問題
代碼以下：

//插值查找
int InsertionSearch(int a[], int value, int low, int high)
{
    int mid = low+(value-a[low])/(a[high]-a[low])*(high-low);
    if(a[mid]==value)
        return mid;
    if(a[mid]>value)
        return InsertionSearch(a, value, low, mid-1);
    if(a[mid]<value)
        return InsertionSearch(a, value, mid+1, high);
}

插值查找再也不是一半一半的查找，而是根據所給查找的長度大小來分割查找的區域

修改後的代碼以下：

public static boolean InsertionSearch(Integer[] data, int min, int max, int target){
        boolean flag= false;
        int mid = min+(target-data[min])/(data[max]-data[min])*(max-min);

        if (mid <= max || mid >= min) {
            if (data[mid] == (target)) {
                flag = true;
            } else if (data[mid] > (target)) {//中間大於目標
                if (min <= mid - 1) {
                    flag = InsertionSearch(data, min, mid - 1, target);
                }
            } else if (data[mid] < target) {
                if (mid + 1 <= max) {
                    flag = InsertionSearch(data, mid + 1, max, target);
                }
            }
        }
        return flag;
    }

即也加入一行判斷，保證mid不會越界
這個也有人評論了

• 問題2：實驗2的代碼重構，要求用命令行運行程序，好久沒有用Linux，已經忘得差很少了

• 問題2解決過程：
  這個問題在實踐截止前也沒能解決，由於虛擬機的問題沒有在Ubuntu上測試運行
  因而在IDEA的命令行上試了好久，百度了不少參考博客，結果都沒能成功
  後來試了一下基本命令，如新建文件，ls等結果是——找不到命令（手動臉黑）
  這真是一個悲傷的故事
  百度了一下，應該跟IDEA的命令行相關配置有關

• 問題3：在Android studio裏實現前四個實驗的功能，其間遇到了小問題

• 問題3解決過程：
  第一個是將文件複製到Android studio裏面時，原先文件裏的import引用到這裏不能用了，由於AS裏已經有一些包結構了
  可是手動改的話會累死人的，由於這些查找用到了許多本書前幾章的代碼，懶得找，，，索性將全部文件都拷過去，因此說一個一個文件的改不現實
  因此根據包名，將這幾個實驗的代碼放進相應的包裏便可

4.感悟

本次實驗讓我意識到學過的只是應當多用多回顧，好比說Linux，Android studio，而不能學過就算了