20172302 《Java軟件結構與數據結構》第五週學習總結

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2018年學習總結博客總目錄：第一週 第二週 第三週 第四周 第五週

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教材學習內容總結

查找

查找即在某項目組中尋找某一指定目標元素，或肯定該組中並不存在此元素。對其進行查找的項目組稱爲查找池。

1.線性查找法，即從列表頭開始依次比較每個值，直至找到該目標元素或到列表尾未找到，這是一種最簡單的查找方式，但它的效率並非高效的。
2.二分查找法一種在有序數組中查找某一特定元素的搜索算法。搜素過程從數組的中間元素開始，若是中間元素正好是要查找的元素，則搜索過程結束；若是某一特定元素大於或者小於中間元素，則在數組大於或小於中間元素的那一半中查找，並且跟開始同樣從中間元素開始比較。若是在某一步驟數組爲空，則表明找不到。這種搜索算法每一次比較都使搜索範圍縮小一半。折半搜索每次把搜索區域減小一半，時間複雜度爲Ο(logn)。
3.兩種查找方法對比：線性查找要比二分查找簡單，易於調試；同時，線性查找無需花費額外成本排序該列表。對於小型問題，這兩種算法幾乎不存在實用差異，但n變大後，二分查找就會變得頗有效率。

排序

排序：基於某一標準，按照某個規定順序對某一項目組進行順序排列。基於效率排序算法可分爲兩類：順序排序（須要進行n²次比較）；對數排序（須要進行nlog(2)n次比較）。

1.選擇排序法：在長度爲N的無序數組中，第一次遍歷n-1個數，找到最小的數值與第一個元素交換；
第二次遍歷n-2個數，找到最小的數值與第二個元素交換；
......
第n-1次遍歷，找到最小的數值與第n-1個元素交換，排序完成。

2.插入排序法：在要排序的一組數中，假定前n-1個數已經排好序，如今將第n個數插到前面的有序數列中，使得這n個數也是排好順序的。如此反覆循環，直到所有排好順序。

3.冒泡排序法：比較相鄰的元素。若是第一個比第二個大，就交換他們兩個。
對每一對相鄰元素做一樣的工做，從開始第一對到結尾的最後一對。在這一點，最後的元素應該會是最大的數。
針對全部的元素重複以上的步驟，除了最後一個。
持續每次對愈來愈少的元素重複上面的步驟，直到沒有任何一對數字須要比較。
實現代碼：

public static <T extends Comparable<T>> void bubbleSort(T[] data)
    {
        int position, scan;
        T temp;
        for (position =  data.length - 1; position >= 0; position--)
        {
            for (scan = 0; scan <= position - 1; scan++)
            {
                if (data[scan].compareTo(data[scan+1]) > 0)
                    swap(data, scan, scan + 1);
            }
        }
    }

4.快速排序法：先從數列中取出一個數做爲key值；
將比這個數小的數所有放在它的左邊，大於或等於它的數所有放在它的右邊；
對左右兩個小數列重複第二步，直至各區間只有1個數。

5.歸併排序法：申請空間，使其大小爲兩個已經排序序列之和，該空間用來存放合併後的序列
設定兩個指針，最初位置分別爲兩個已經排序序列的起始位置
比較兩個指針所指向的元素，選擇相對小的元素放入到合併空間，並移動指針到下一位置
重複步驟3直到某一指針達到序列尾
將另外一序列剩下的全部元素直接複製到合併序列尾

6.基數排序法：將全部待比較數值(正整數)統一爲一樣的數位長度,數位較短的數前面補零. 而後, 從最低位開始, 依次進行一次排序.這樣從最低位排序一直到最高位排序完成之後, 數列就變成一個有序序列.

• 各類排序算法效率比較：
  
  基數排序中：r表明關鍵字的基數，d表明長度，n表明關鍵字個數

教材學習中的問題和解決過程

• 問題1：「@SuppressWarnings("unchecked")」是有什麼做用？

• 問題1解決方案：java.lang.SuppressWarnings是J2SE5.0中標準的Annotation之一。能夠標註在類、字段、方法、參數、構造方法，以及局部變量上。
  做用：告訴編譯器忽略指定的警告，不用在編譯完成後出現警告信息。
  使用：
  @SuppressWarnings(「」)
  @SuppressWarnings({})
  @SuppressWarnings(value={})
  書上的這處使用是 @SuppressWarnings("unchecked")，告訴編譯器忽略 unchecked 警告信息，如使用List，ArrayList等未進行參數化產生的警告信息。

• 問題2：關於泛型方法使用及其形式。

• 問題2解決方案：來看一個泛型方法，

public static <T extends CharSequence> T defaultIfBlank(T str, T defaultStr)
    {
      return isBlank(str) ? defaultStr : str;
    }

如上圖的泛型方法在方法名稱前面有一個 聲明，它的做用是告訴編譯器編譯的時候就識別它的類型，若是傳入的T是A類型，那麼你就不能夠將B類型傳入方法中去；

• 說明：

• 1）public 與 返回值中間<T>很是重要，能夠理解爲聲明此方法爲泛型方法。

• 2）只有聲明瞭<T>的方法纔是泛型方法，泛型類中的使用了泛型的成員方法並非泛型方法。

• 3）<T>代表該方法將使用泛型類型T，此時才能夠在方法中使用泛型類型T。

• 4）與泛型類的定義同樣，此處T能夠隨便寫爲任意標識，常見的如T、E、K、V等形式的參數經常使用於表示泛型。

• 關於「public static <T extends Comparable<? super T>>」我一開始也不懂，看了郭愷同窗博客，很是受益，尤爲是關於Java中的通配符的使用和邊界講解很全面。傳送門，這裏就再也不本身總結了。

代碼調試中的問題和解決過程

• 問題1：關於PP9.2，讀了兩次題目，第一遍沒讀明白，第二遍讀不懂「將i減小某個大於1的數量i並繼續該過程直至i小於1」，而且在第一次作完後結果正確，但我感受作的不對。

• 問題1解決方案：第一次作的時候是在原冒泡排序算法上進行了修改，就是在其外層又加了一個循環，while(i>=1){......i-=1}，這樣作是能夠出結果，可是這其中有錯誤，當循環運行到i=1時，這不就是把冒泡排序又作了一遍，那這和間隔排序有什麼聯繫，後放棄了這種思路。
  接下來就讀題，而後按照題目要求，一點一點寫，兩次循環就足夠了，修改後代碼見下：

public static <T extends Comparable<T>>void gapSort(T[] data,int i)
    {
        int scan;
        while (i>=1)
        {
            for (scan = 0;scan<=data.length-1-i;scan++)
            {
                if (data[scan].compareTo(data[scan + i]) > 0)
                    swap(data, scan, scan + i);
            }
            i -=2;
        }
    }

隨後，用以前的SortPhoneList類作了測試，結果以下：

• 問題2：PP9.4，如何來查看代碼的運行時間？

• 問題2解決方案：查找資料，參見： java測試代碼段執行時間
  按照所給的方法，進行添加，

long a=System.currentTimeMillis();
        Sorting.quickSort2(list);
        System.out.println("舊版本執行耗時 : "+(System.currentTimeMillis()-a)/1000f+" 秒 ");

        long b=System.currentTimeMillis();
        Sorting.quickSort2(list);
        System.out.println("新版本執行耗時 : "+(System.currentTimeMillis()-b)/1000f+" 秒 ");

運行結果見圖：

• 問題3：在記錄歸併、快速排序法的總比較次數時如何去計算遞歸函數的調用次數？

• 問題3解決方案：從網上找方法：

  好比一個遞歸函數：
  : double f (double n) {
  : if(n <= 10.0)
  : ...................
  再封一層函數，傳個計數器進去
  double f(double n, Integer c) {
  f(n);
  c++;
  }

試過以後發現沒用，每次都會把這個c初始化，沒法進行統計。後繼續找，看到了這個，因而試着設置了一個全局變量，便可以記錄了。

定義一個全局變量，在遞歸函數裏+1，這樣遞歸的次數就放到全局變量裏了

public class $ {

    private static int count;

    public static void main(String... _) {

        test('A', 'B', 'C', 3);

        System.out.println("遞歸次數:" + count);
    }

    private static void test(char a, char b, char c, int n) {
        count++;
        if (n == 1) {
            move(b, c);
            return;
        }
        test(c, b, a, n - 1);
        move(b, c);
        test(b, a, c, n - 1);
    }

    private static void move(char a, char b) {
        System.out.println(a + "==>" + b);
    }
}

用上面方法結果截圖：

代碼託管

上週代碼行數爲10335行，如今爲11412行，本週共1077行。

上週考試錯題總結

• The Java Collections API contains _________ implementations of an indexed list.
  A .Two
  B .Three
  C .Four
  D .Five

• 解析：Java集合API中含有索引列表的三種實現。

結對及互評

• 本週結對學習狀況
  • 20172308

  • 博客中值得學習的或問題： 博客中代碼問題解決過程記錄較詳細，教材內容總結此次也增長了不少內容，博客很充實了。

  • 結對學習內容：第九章——查找與排序，並討論了間隔排序法。

其餘（感悟、思考等）

感悟

• 這周的排序算法的代碼有些複雜，排序這裏能作的問題也有不少，如今可以基本明白各個算法的意思，代碼有些地方理解的還差點。

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	15/15
第二週	572/572	1/2	16/31
第三週	612/1184	1/3	13/44
第四周	1468/2652	2/5	13/57
第五週	1077/3729	1/6	14/71	初步理解各個排序算法

參考資料

• 十大編程算法助程序員走上高手之路
• 排序算法總結
• java基數排序
• java測試代碼段執行時間
• 常見排序算法及對應的時間複雜度和空間複雜度
• @SuppressWarnings註解
• java 泛型詳解-絕對是對泛型方法講解最詳細的，沒有之一
• java程序中如何統計遞歸次數