20172323 2018-2019-1 《程序設計與數據結構》第五週學習總結

時間 2019-12-12

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20172323 2018-2019-1 《程序設計與數據結構》第五週學習總結

教材學習內容總結

本週學習了第六章排序與查找php

一些概念

靜態方法能夠經過類名來激活，不用特地實例化該類的一個對象調用該靜態類的方法。在方法聲明中，經過使用static修飾符就能夠把它聲明爲靜態的
建立泛型方法，只需在方法頭前的返回類型前插入一個泛型聲明便可。泛型聲明必須在返回類型以前，這樣泛型纔可做爲返回類型的一部分

public static <T extends Comparable<T>> boolean
  linearSearch (T[] data, int min, int max, T target)

查找

在某個項目組中尋找某一指定目標元素，或肯定該指定目標不存在，是爲查找。進行查找的項目組被稱爲查找池
線性查找法：從頭開始依次比較每個值，直到找到目標元素，或者得出不存在該目標值的結論，這種方式稱爲線性查找（linear search）
二分查找（折半查找）：當查找池中的項目組是已排序的，那麼利用二分查找將會更有效率。
- 二分查找的思路：二分查找從排序列表的中間開始查找，若是中間元素不是目標元素，根據兩個元素的大小關係，再判斷從列表的前一半或是後通常進行查找。每次的查找都是從當前一串數字的中間元素開始的。直到最後找到該元素或是沒有找到拋出一個信息。
- 二分查找的每次比較都會刪除一半的可行候選項，當查找池中有偶數個待查找值時，選擇的是兩個中間值的第一個。
- 二分查找的複雜度是對數級的，這使得它對於大型查找池很是有效率。線性查找具備線性時間複雜度O(n)，二分查找具備時間複雜度O(log2n)。

排序

基於某一標準，將某一項目組按照某個規定排序排列
選擇排序法
- 反覆尋找當前列表的最小值，而後將其放在列表的前端。
插入排序法
- 將數字插入前端已排序的列表的合適位置直至排序完成。
冒泡排序法
- 反覆比較相鄰元素的大小關係進行移位操做直至排序完成
快速排序法
- 選擇一個列表元素進行分區元素，而後對兩個分區進行遞歸排序直至排序完成(一個分區只含有一個元素2)。
- 排序時兩個分區同時進行查找，一旦兩邊都找到一個元素，將二者進行互換
歸併排序法
- 將列表遞歸式分紅兩半直至每一子列表都含有一個元素，而後再歸併到一個排序順序中完成排序
基數排序法
- 基數排序基於隊列處理

教材學習中的問題和解決過程

問題1：選擇排序的代碼實現中出現了public static <T extends Comparable<? super T>> void selectionSort (T[] data)之中<? super T>表示的是什麼意思
問題1解決方案:查閱資料在網上找到了一個通俗易懂的回答,大體上把<? super T>三個部分都講得比較清楚了。按照個人理解，在這裏？表明的是通配符，這一整串表明的是一個下界通配符，用在此處表明Comparable接口中的泛型元素都是T或者T的父類，這樣就放鬆了存入數組的類型限制，可是引發的缺點就是往外讀取元素就會變得困難，可能使元素類型信息丟失。

問題2：幾種排序方法時間複雜度的比較
問題2解決方案：

排序方法	時間複雜度
選擇排序	O(n^2)
插入排序	O(n^2)
冒泡排序	O(n^2)
快速排序	O(n*log2n)
歸併排序	O(nlog2n)
基數排序	O(n)

三種順序排序方法都使用了內外兩層循環進行排序操做，因此時間複雜度都爲nxn-->O(n^2);
快速排序和歸併排序兩種對數排序在排序中採起了遞歸的方法，所以在元素比較中只用到了大約nlog2n次比較，時間複雜度爲O(log2n);還有一種特殊的基數排序，由於在排序過程當中不涉及到元素之間的比較，只須要將元素在隊列之間進行移動操做，操做時只用遍歷數據便可，所以能夠用c*n來表示（c是常數），因此時間複雜度爲O（n）。html

代碼調試中的問題和解決過程

問題1：PP9.2中間隔排序的思路有些混亂，爲何每次迭代完成以後i要減小某個大於1的數量直至i的值小於1.
問題1解決方案：在網上沒能找到關於間隔排序的資料，因此不太懂原理，應該也和冒泡排序差不太多吧，就按照題目的要求拼好了代碼，可運行出來的結果排序彷佛並無完成。前端

假設如今有一個長度爲6的數組，第一次的i爲3，每一次迭代後i減小的值爲2，那麼在第一次迭代中，第一個元素與第三個元素進行比較，第二個元素與第四個元素進行比較，第三個元素與第五個元素進行比較，第四個元素與第六個元素進行比較，第一次迭代結束，i的值爲1，第一個元素與第二個元素進行比較...相鄰元素分別進行比較，迭代結束，i的值爲-1小於1，此時循環結束，排序完成。
git

若是每次i的值減小1
web

與題目給的信息偏偏想反，反卻是每次減一時能得出正確的排序，屢次修改代碼中的間隔值，發現i每次減一時排序都能正確完成可是減2、減三時只能是在部分間隔值的狀況下才能排序完成數組

問題2：PP9.3如何用代碼實現總的比較次數和總執行時間的計數
問題2解決方案：
計時
最開始應用的代碼以下

Date da = new Date();
long s1 = da.getTime();
...//具體運行的代碼
long s2 = System.currentTimeMills();
System.out.println(s2 - s1);

代碼開始運行時記錄當前時間，代碼結束前再記錄一下當前時間，最後s2-s1即爲運行時間，思路是沒有問題，但是運行結果出來就有點小瑕疵，如圖
數據結構

運行時間全爲0且沒帶單位，我以爲系統並無錯，可能真是運行時間過短吧，小於一秒的計算機就自動四捨五入歸爲0了(?)，我是這樣認爲的，因此我又尋找到另外一種比較精密計量時間的方法
以毫秒爲單位計算的：學習

long startTime = System.currentTimeMillis();//獲取當前時間
doSomeThing();
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("程序運行時間："+(endTime-startTime)+"ms");

以納秒爲單位計算的：this

long startTime = System.nanoTime();//獲取當前時間
doSomeThing();
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("程序運行時間： "+(end-start)+"ns");

好似萬事俱備，運行一下試試，問題仍是出現了，毫秒計時依然爲0額。
此時我又找到了Date.getTime的說明
Returns the number of milliseconds since January 1, 1970, 00:00:00 GMT represented by this Date object，顯然這個方法一樣是以毫秒爲單位來計量代碼運行的時間的，以前什麼四捨五入的解釋就有問題了，在網上尋找答案也只獲得一些絕不沾邊的東西，有點束手無策，後來我再仔細一瞅，發現納秒計時的方法彷佛沒有出錯啊，因而改爲納秒計時，而後就運行成功？？？有點莫名其妙。
debug

原覺得計時在稀裏糊塗之中就能夠所有解決了，把五大排序法中分別加上s一、s2，而後運行一下，此次又是歸併排序的計時出現了些問題，如圖

debug一下，錯誤應該出在忽略了遞歸上面，就是計算機每執行一次mergeSort的方法，就得從新開始計時一次，因此最後的結果會輸出不少個歸併排序的計時，參照快速排序的方法，至關於在歸併排序的外面加一層殼專門用來計時，其餘也想不出更好的辦法了，最終結果如圖

比較次數

對於選擇排序、插入排序和冒泡排序，其內層循環都爲比較相鄰兩元素的大小，外層控制存儲的位置，因此只需在內層寫入一個計數的變量count，每執行一次內層循環count+1.
對於快速排序和歸併排序，只要進行了一次compareTo操做count就須要加一，不管是否知足while循環的條件，所以while循環內外都應該有語句count++。

代碼託管

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結對及互評

博客中值得學習的或問題：
- 譚鑫的博客一直保持很高的水準，特別是問題的總結和解決能力都值得學習，能看出來是在用心學習
- 方藝雯的博客教材學習內容總結認真詳細，並配有圖示和本身的理解，點個贊
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教材學習中的問題和解決過程, 三個問題加3分
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教材學習中的問題和解決過程, 兩個問題加2分
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排版精美加1分
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- 結對學習內容
  - 排序與查找
  - PP9.4中的比較次數通過反覆討論獲得了比較一致的答案
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