20172323 2018-2019-1 《程序设计与数据结构》第五周学习总结

20172323 2018-2019-1 《程序设计与数据结构》第五周学习总结

教材学习内容总结

本周学习了第六章排序与查找

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一些概念

• 静态方法可以通过类名来激活，不用特意实例化该类的一个对象调用该静态类的方法。在方法声明中，通过使用static修饰符就可以把它声明为静态的
• 创建泛型方法，只需在方法头前的返回类型前插入一个泛型声明即可。泛型声明必须在返回类型之前，这样泛型才可作为返回类型的一部分

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

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查找

• 在某个项目组中寻找某一指定目标元素，或确定该指定目标不存在，是为查找。进行查找的项目组被称为查找池
• 线性查找法：从头开始依次比较每一个值，直到找到目标元素，或者得出不存在该目标值的结论，这种方式称为线性查找（linear search）
• 二分查找（折半查找）：当查找池中的项目组是已排序的，那么利用二分查找将会更有效率。
  • 二分查找的思路： 二分查找从排序列表的中间开始查找，如果中间元素不是目标元素，根据两个元素的大小关系，再判断从列表的前一半或是后一般进行查找。每次的查找都是从当前一串数字的中间元素开始的。直到最后找到该元素或是没有找到抛出一个信息。
  • 二分查找的每次比较都会删除一半的可行候选项，当查找池中有偶数个待查找值时，选择的是两个中间值的第一个。
  • 二分查找的复杂度是对数级的，这使得它对于大型查找池非常有效率。线性查找具有线性时间复杂度O(n)，二分查找具有时间复杂度O(log2n)。

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排序

• 基于某一标准，将某一项目组按照某个规定排序排列

• 选择排序法

  • 反复寻找当前列表的最小值，然后将其放在列表的前端。
    

• 插入排序法

  • 将数字插入前端已排序的列表的合适位置直至排序完成。
    

• 冒泡排序法

  • 反复比较相邻元素的大小关系进行移位操作直至排序完成
    

• 快速排序法

  • 选择一个列表元素进行分区元素，然后对两个分区进行递归排序直至排序完成(一个分区只含有一个元素2)。
  • 排序时两个分区同时进行查找，一旦两边都找到一个元素，将两者进行互换
    

• 归并排序法

  • 将列表递归式分成两半直至每一子列表都含有一个元素，然后再归并到一个排序顺序中完成排序
    

• 基数排序法

  • 基数排序基于队列处理
    

教材学习中的问题和解决过程

• 问题1：选择排序的代码实现中出现了public static <T extends Comparable<? super T>> void selectionSort (T[] data)之中<? super T>表示的是什么意思
• 问题1解决方案:查阅资料在网上找到了一个通俗易懂的回答,大致上把<? super T>三个部分都讲得比较清楚了。按照我的理解，在这里？代表的是通配符，这一整串代表的是一个下界通配符，用在此处代表Comparable接口中的泛型元素都是T或者T的父类，这样就放松了存入数组的类型限制，但是引起的缺点就是往外读取元素就会变得困难，可能使元素类型信息丢失。

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• 问题2：几种排序方法时间复杂度的比较
• 问题2解决方案：

排序方法	时间复杂度
选择排序	O(n^2)
插入排序	O(n^2)
冒泡排序	O(n^2)
快速排序	O(n*log2n)
归并排序	O(nlog2n)
基数排序	O(n)

三种顺序排序方法都使用了内外两层循环进行排序操作，所以时间复杂度都为nxn-->O(n^2);
快速排序和归并排序两种对数排序在排序中采取了递归的方法，因此在元素比较中只用到了大约nlog2n次比较，时间复杂度为O(log2n);还有一种特殊的基数排序，因为在排序过程中不涉及到元素之间的比较，只需要将元素在队列之间进行移动操作，操作时只用遍历数据即可，因此可以用c*n来表示（c是常数），所以时间复杂度为O（n）。

代码调试中的问题和解决过程

• 问题1：PP9.2中间隔排序的思路有些混乱，为什么每次迭代完成之后i要减少某个大于1的数量直至i的值小于1.
• 问题1解决方案：在网上没能找到关于间隔排序的资料，所以不太懂原理，应该也和冒泡排序差不太多吧，就按照题目的要求拼好了代码，可运行出来的结果排序似乎并没有完成。

假设现在有一个长度为6的数组，第一次的i为3，每一次迭代后i减少的值为2，那么在第一次迭代中，第一个元素与第三个元素进行比较，第二个元素与第四个元素进行比较，第三个元素与第五个元素进行比较，第四个元素与第六个元素进行比较，第一次迭代结束，i的值为1，第一个元素与第二个元素进行比较...相邻元素分别进行比较，迭代结束，i的值为-1小于1，此时循环结束，排序完成。

如果每次i的值减少1

与题目给的信息恰恰想反，反倒是每次减一时能得出正确的排序，多次修改代码中的间隔值，发现i每次减一时排序都能正确完成但是减二、减三时只能是在部分间隔值的情况下才能排序完成

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• 问题2：PP9.3如何用代码实现总的比较次数和总执行时间的计数
• 问题2解决方案：
  计时
  最开始应用的代码如下

Date da = new Date();
long s1 = da.getTime();
...//具体运行的代码
long s2 = System.currentTimeMills();
System.out.println(s2 - s1);

代码开始运行时记录当前时间，代码结束前再记录一下当前时间，最后s2-s1即为运行时间，思路是没有问题，可是运行结果出来就有点小瑕疵，如图

运行时间全为0且没带单位，我觉得系统并没有错，可能真是运行时间太短吧，小于一秒的计算机就自动四舍五入归为0了(?)，我是这样认为的，所以我又寻找到另一种比较精密计量时间的方法
以毫秒为单位计算的：

long startTime = System.currentTimeMillis();//获取当前时间
doSomeThing();
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("程序运行时间："+(endTime-startTime)+"ms");

以纳秒为单位计算的：

long startTime = System.nanoTime();//获取当前时间
doSomeThing();
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("程序运行时间： "+(end-start)+"ns"); 

好似万事俱备，运行一下试试，问题还是出现了，毫秒计时依然为0额。
此时我又找到了Date.getTime的说明
Returns the number of milliseconds since January 1, 1970, 00:00:00 GMT represented by this Date object，显然这个方法同样是以毫秒为单位来计量代码运行的时间的，之前什么四舍五入的解释就有问题了，在网上寻找答案也只得到一些毫不沾边的东西，有点一筹莫展，后来我再仔细一瞅，发现纳秒计时的方法似乎没有出错啊，于是改成纳秒计时，然后就运行成功？？？有点莫名其妙。

原以为计时在稀里糊涂之中就可以全部解决了，把五大排序法中分别加上s1、s2，然后运行一下，这次又是归并排序的计时出现了些问题，如图

debug一下，错误应该出在忽略了递归上面，就是计算机每执行一次mergeSort的方法，就得重新开始计时一次，所以最后的结果会输出很多个归并排序的计时，参照快速排序的方法，相当于在归并排序的外面加一层壳专门用来计时，其他也想不出更好的办法了，最终结果如图

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比较次数

• 对于选择排序、插入排序和冒泡排序，其内层循环都为比较相邻两元素的大小，外层控制存储的位置，所以只需在内层写入一个计数的变量count，每执行一次内层循环count+1.
• 对于快速排序和归并排序，只要进行了一次compareTo操作count就需要加一，无论是否满足while循环的条件，因此while循环内外都应该有语句count++。

代码托管

上周考试错题总结

上周没有错题哦

结对及互评

• 博客中值得学习的或问题：

  • 谭鑫的博客一直保持很高的水准，特别是问题的总结和解决能力都值得学习，能看出来是在用心学习
  • 方艺雯的博客教材学习内容总结认真详细，并配有图示和自己的理解，点个赞

• 基于评分标准，我给谭鑫的博客打分：8分。得分情况如下：
  正确使用Markdown语法（加1分）：
  模板中的要素齐全（加1分）
  教材学习中的问题和解决过程, 三个问题加3分
  代码调试中的问题和解决过程, 三个问题加3分

• 基于评分标准，我给方艺雯的博客打分：8分。得分情况如下：、
  正确使用Markdown语法（加1分）：
  模板中的要素齐全（加1分）
  教材学习中的问题和解决过程, 两个问题加2分
  代码调试中的问题和解决过程, 三个问题加3分
  排版精美加1分

• 本周结对学习情况

  • 20172305
  • 20172314
  • 结对学习内容
    • 排序与查找
    • PP9.4中的比较次数经过反复讨论得到了比较一致的答案

• 上周博客互评情况

  • 20172305
  • 20172314

其他

这周在代码学习上还是遇到了一些小的问题，在资料缺乏的情况下，自己动手写代码的能力、分析问题的能力有了一些加强，但还是稍显欠缺，需要继续努力

学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
目标	5000行	30篇	400小时
第一周	0/0	1/1	8/8
第二周	470/470	1/2	12/20
第三周	685/1155	2/4	10/30
第四周	2499/3654	2/6	12/42
第六周	1218/4872	2/8	10/52

参考资料

• 蓝墨云班课