20172323 2018-2019-1 《程序設計與數據結構》第三週學習總結

時間  2019-12-04
標籤 程序設計與數據結構 第三 學習 總結 欄目 軟件設計 简体版
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20172323 2018-2019-1 《程序設計與數據結構》第三週學習總結

教材學習內容總結

本週學習第五章隊列，主要了解了隊列的模型（處理過程），並學習了經過幾種方式來實現隊列，運用隊列解決問題以及幾種實現隊列方式的比較。php

5.1 概述

  • 隊列是一種線性結構，隊列元素按FIFO方式處理，從隊列刪除元素的次序，與往隊列放置元素的次序是同樣的。
    html

    在棧中，其處理過程只在棧的某一端進行，而在隊列中，其處理過程可在隊列的兩端進行

  • 關於隊列的操做前端

操做 說明
enqueue 向隊列末端添加一個元素
dequeue 從隊列前端刪除一個元素
first 考察隊列前端的那個元素
isEmpty 斷定隊列是否爲空
size 斷定隊列中元素的個數
toString 返回隊列的字符串表示

5.2 JavaAPI中的隊列

  • API沒有提供隊列類，只提供了一個Queue接口，提供了兩個方法add和offer用於添加和插入，element方法可用於檢索隊列首部的元素，poll和remove用於從隊列中刪除元素。

5.3 使用隊列：代碼密鑰

import java.util.*;

/**
 * Codes demonstrates the use of queues to encrypt and decrypt messages.
 *
 * @ author 20172323
 * @version 4.0
 */
public class Codes {
    /**
     * Encode and decode a message using a key of values stored in
     * a queue.
     */
    public static void main (String[] args){
        int[] key = {5, 12, -3, 8, -9, 4, 10};
        Integer keyValue;
        String encoded = "", decoded = "";
        String message = "All programmers are playwrights and all " + "computers are lousy actors.";
        Queue<Integer> encodingQueue = new LinkedList<>(Integer);
        Queue<Integer> decodingQueue = new LinkedList<>(Integer);

        /** load key queue */
        for (int scan = 0; scan < key.length; scan++){
            keyValue = encodingQueue.remove();
            encoded += (char) message.charAt(scan) + keyValue;
            ((LinkedList<Integer>) encodingQueue).add(keyValue);
        }
        System.out.println("Encoded Message:\n" + encoded + "\n");

        /** decode message */
        for (int scan = 0; scan < encoded.length(); scan++){
            keyValue = decodingQueue.remove();
            encoded += (char) message.charAt(scan) - keyValue;
            ((LinkedList<Integer>) decodingQueue).add(keyValue);
        }

        System.out.println("Decoded Message:\n" + decoded);
    }
}

隊列的性質使得密鑰值能保持正確的順序，不用擔憂什麼時候抵達密鑰末尾。java

5.4 使用隊列：售票口模擬

Customergit

public class Customer {
    private int arrivalTime, departureTime;
    public Customer(int arrives) {
        this.arrivalTime = arrives;
        this.departureTime = 0;
    }

    public int getArrivalTime() {
        return arrivalTime;
    }

    public void setArrivalTime(int arrivalTime) {
        this.arrivalTime = arrivalTime;
    }

    public int getDepartureTime() {
        return departureTime;
    }

    public void setDepartureTime(int departureTime) {
        this.departureTime = departureTime;
    }

    public int totalTime(){
        return departureTime-arrivalTime;
    }
}

TicketCounterweb

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;


public class TicketCounter {
    final static int PROCESS = 120;
    final static int MAX_CASHIERS = 10;
    final static int NUM_CUSTOMERS = 100;

    public static void main(String[] args) {
        Customer customer;
        Queue<Customer> customerQueue = new LinkedList<Customer>();

        int[] cashierTime = new int[MAX_CASHIERS];
        int totalTime, averageTime, departs;

        /** process the simulation for various number of cashiers */
        for (int cashiers = 0; cashiers < MAX_CASHIERS; cashiers++) {
            /** set each cashiers time to zero initially */
            for (int count = 0; count < cashiers; count++)
                cashierTime[count] = 0;

            /** load customer queue */
            for (int count = 1; count <= NUM_CUSTOMERS; count++)
                customerQueue.offer(new Customer(count * 15));

            totalTime = 0;

            /** process all customers in the queue */
            while (!(customerQueue.isEmpty())) {
                for (int count = 0; count <= cashiers; count++) {
                    if (!(customerQueue.isEmpty())) {
                        customer = customerQueue.poll();
                        if (customer.getArrivalTime() > cashierTime[count])
                            departs = customer.getArrivalTime() + PROCESS;
                        else
                            departs = cashierTime[count] + PROCESS;

                        customer.setDepartureTime(departs);
                        cashierTime[count] = departs;
                        totalTime += customer.totalTime();

                    }
                }
            }

            /** output results for this simulation */
            averageTime = totalTime / NUM_CUSTOMERS;
            System.out.println("Number of cashiers: " + (cashiers + 1));
            System.out.println("Average time: " + averageTime + "\n");
        }
    }
}

5.5 隊列ADT

public interface QueueADT<T> {
    public void enqueue (T element);
    public T dequeue();
    public T first();
    public boolean isEmpty();
    public int size();
    public String toString();

}

5.6 用鏈表實現隊列

  • head是指向鏈表首元素的引用，tail指向鏈表末元素的引用，整型變量count跟蹤隊列中的元素數目

5.7 用數組實現隊列

  • 因爲隊列操做會修改集合的兩端，所以將一端固定於索引0處要求移動元素，而非環形數組實現元素移位會產生O（n）的複雜度，因此數組實現的隊列操做效率低。
  • 把數組看做是環形的，能夠除去在隊列的數組實現中把元素移位的須要。
  • 用環形數組來實現隊列，它定義在名爲CircleArrayQueue的類中。環形數組並非一種新結構，它只是一種把數組用來存儲隊列的方法。從概念上說，若是數組的最後一個索引後面跟的是第一個索引，那麼該數組就可用做環形數組。

5.8 雙端隊列

  • 雙端隊列是隊列的擴展，它容許從隊列的兩端添加、刪除和查看元素。

教材學習中的問題和解決過程

  • 問題1：關於dequeue操做複雜度的理解問題
  • 問題1解決方案：因爲隊列的特殊性，enqueue操做與dequeue操做必須做用於隊列的對立端。在鏈表的前端進行dequeue操做，在鏈表的末端進行enqueue操做時，設置一個臨時變量指向頭結點的next，處理的複雜度爲O(1)。在鏈表的前端進行enqueue操做，在鏈表的末端進行dequeue操做時，因爲須要遍歷鏈表找到倒數第二個結點，其操做複雜度爲O(n)。

代碼調試中的問題和解決過程

  • 問題1：教材上的代碼就有不少的問題
  • 問題1解決方案：
    1.P74代碼的Integer應在<>裏
    Queue<Integer> encodingQueue = new LinkedList<>(Integer);-->Queue<Integer> encodingQueue = new LinkedList<Integer>();
    2.P74for循環中的圓括號）多了
    encoded += (char) message.charAt(scan) - keyValue;）-->encoded += (char) message.charAt(scan) - keyValue;
    3.P83代碼中front應該改爲head

代碼託管

上週考試錯題總結

上週沒有進行測試，錯題 = null。編程

結對及互評

博客中值得學習的或問題：

  • 教材學習內容詳實，有本身的理解感悟
  • 排版簡潔明瞭

  • 基於評分標準，我給譚鑫的博客打分：5分。得分狀況以下：
    正確使用Markdown語法（加1分）：
    模板中的要素齊全（加1分）
    教材學習中的問題和解決過程, 一個問題加1分
    代碼調試中的問題和解決過程, 一個問題加1分api

  • 基於評分標準，我給方藝雯的博客打分：5分。得分狀況以下：、
    正確使用Markdown語法（加1分）：
    模板中的要素齊全（加1分）
    教材學習中的問題和解決過程, 一個問題加1分
    代碼調試中的問題和解決過程, 一個問題加1分數組

點評過的同窗博客和代碼

其餘

最近其餘事務不少，因此比較忙，時間也很緊張，但絲絕不能澆滅我敲代碼的熱情數據結構

學習進度條

代碼行數（新增/累積） 博客量（新增/累積） 學習時間（新增/累積） 重要成長
目標 5000行 30篇 400小時
第一週 0/0 1/1 8/8
第二週 470/470 1/2 12/20
第三週 685/1155 2/4 10/30

補充做業

在你一輩子中身體最健康、最旺盛的時候，能在大學學習和研究，是一輩子中少有的機會。請說明一下，你以及具有的專業知識、技能、能力上還差距哪些？請看這個技能調查表，從表中抽取5-7項你認爲對你特別重要的技能，記下你目前的水平，和你想在課程結束後達到的水平（必須列出5項）。

Skills/技能 當前水平 目標水平
Programming Overall/對編程總體的理解 3 7
Programming Comprehension/程序理解 3 7
Programming Design/架構設計，模塊化設計，接口設計 3 6
Programming Test/單元測試、代碼覆蓋率 2 6
Programming ：Code Review/Code Quality(代碼複審/代碼規範/代碼質量) 3 6

參考資料

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