20172302 《Java软件结构与数据结构》第五周学习总结

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教材学习内容总结

查找

查找即在某项目组中寻找某一指定目标元素，或确定该组中并不存在此元素。对其进行查找的项目组称为查找池。

1.线性查找法，即从列表头开始依次比较每一个值，直至找到该目标元素或到列表尾未找到，这是一种最简单的查找方式，但它的效率并不是高效的。
2.二分查找法一种在有序数组中查找某一特定元素的搜索算法。搜素过程从数组的中间元素开始，如果中间元素正好是要查找的元素，则搜索过程结束；如果某一特定元素大于或者小于中间元素，则在数组大于或小于中间元素的那一半中查找，而且跟开始一样从中间元素开始比较。如果在某一步骤数组为空，则代表找不到。这种搜索算法每一次比较都使搜索范围缩小一半。折半搜索每次把搜索区域减少一半，时间复杂度为Ο(logn)。
3.两种查找方法对比：线性查找要比二分查找简单，易于调试；同时，线性查找无需花费额外成本排序该列表。对于小型问题，这两种算法几乎不存在实用差别，但n变大后，二分查找就会变得很有效率。

排序

排序：基于某一标准，按照某个规定顺序对某一项目组进行顺序排列。基于效率排序算法可分为两类：顺序排序（需要进行n²次比较）；对数排序（需要进行nlog(2)n次比较）。

1.选择排序法：在长度为N的无序数组中，第一次遍历n-1个数，找到最小的数值与第一个元素交换；
第二次遍历n-2个数，找到最小的数值与第二个元素交换；
......
第n-1次遍历，找到最小的数值与第n-1个元素交换，排序完成。

2.插入排序法：在要排序的一组数中，假定前n-1个数已经排好序，现在将第n个数插到前面的有序数列中，使得这n个数也是排好顺序的。如此反复循环，直到全部排好顺序。

3.冒泡排序法：比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。
对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点，最后的元素应该会是最大的数。
针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。
持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。
实现代码：

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：先从数列中取出一个数作为key值；
将比这个数小的数全部放在它的左边，大于或等于它的数全部放在它的右边；
对左右两个小数列重复第二步，直至各区间只有1个数。

5.归并排序法：申请空间，使其大小为两个已经排序序列之和，该空间用来存放合并后的序列
设定两个指针，最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置
比较两个指针所指向的元素，选择相对小的元素放入到合并空间，并移动指针到下一位置
重复步骤3直到某一指针达到序列尾
将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾

6.基数排序法：将所有待比较数值(正整数)统一为同样的数位长度,数位较短的数前面补零. 然后, 从最低位开始, 依次进行一次排序.这样从最低位排序一直到最高位排序完成以后, 数列就变成一个有序序列.

• 各种排序算法效率比较：
  
  基数排序中：r代表关键字的基数，d代表长度，n代表关键字个数

教材学习中的问题和解决过程

• 问题1：“@SuppressWarnings("unchecked")”是有什么作用？

• 问题1解决方案：java.lang.SuppressWarnings是J2SE5.0中标准的Annotation之一。可以标注在类、字段、方法、参数、构造方法，以及局部变量上。
  作用：告诉编译器忽略指定的警告，不用在编译完成后出现警告信息。
  使用：
  @SuppressWarnings(“”)
  @SuppressWarnings({})
  @SuppressWarnings(value={})
  书上的这处使用是 @SuppressWarnings("unchecked")，告诉编译器忽略 unchecked 警告信息，如使用List，ArrayList等未进行参数化产生的警告信息。

• 问题2：关于泛型方法使用及其形式。

• 问题2解决方案：来看一个泛型方法，

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

如上图的泛型方法在方法名称前面有一个声明，它的作用是告诉编译器编译的时候就识别它的类型，如果传入的T是A类型，那么你就不可以将B类型传入方法中去；

• 说明：

• 1）public 与 返回值中间<T>非常重要，可以理解为声明此方法为泛型方法。
  

• 2）只有声明了<T>的方法才是泛型方法，泛型类中的使用了泛型的成员方法并不是泛型方法。
  

• 3）<T>表明该方法将使用泛型类型T，此时才可以在方法中使用泛型类型T。
  

• 4）与泛型类的定义一样，此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型。
  

• 关于“public static <T extends Comparable<? super T>>”我一开始也不懂，看了郭恺同学博客，非常受益，尤其是关于Java中的通配符的使用和边界讲解很全面。传送门，这里就不再自己总结了。

代码调试中的问题和解决过程

• 问题1：关于PP9.2，读了两次题目，第一遍没读明白，第二遍读不懂“将i减少某个大于1的数量i并继续该过程直至i小于1”，并且在第一次做完后结果正确，但我感觉做的不对。

• 问题1解决方案：第一次做的时候是在原冒泡排序算法上进行了修改，就是在其外层又加了一个循环，while(i>=1){......i-=1}，这样做是可以出结果，但是这其中有错误，当循环运行到i=1时，这不就是把冒泡排序又做了一遍，那这和间隔排序有什么联系，后放弃了这种思路。
  接下来就读题，然后按照题目要求，一点一点写，两次循环就足够了，修改后代码见下：

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;
        }
    }

随后，用之前的SortPhoneList类做了测试，结果如下：

• 问题2：PP9.4，如何来查看代码的运行时间？

• 问题2解决方案：查找资料，参见： java测试代码段执行时间
  按照所给的方法，进行添加，

long a=System.currentTimeMillis();
        Sorting.quickSort2(list);
        System.out.println("旧版本执行耗时 : "+(System.currentTimeMillis()-a)/1000f+" 秒 ");

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

运行结果见图：

• 问题3：在记录归并、快速排序法的总比较次数时如何去计算递归函数的调用次数？

• 问题3解决方案：从网上找方法：

比如一个递归函数：
: double f (double n) {
: if(n <= 10.0)
: ...................
再封一层函数，传个计数器进去
double f(double n, Integer c) {
f(n);
c++;
}

试过之后发现没用，每次都会把这个c初始化，无法进行统计。后继续找，看到了这个，于是试着设置了一个全局变量，便能够记录了。

定义一个全局变量，在递归函数里+1，这样递归的次数就放到全局变量里了

public class $ {

    private static int count;

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

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

        System.out.println("递归次数:" + 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);
    }
}

用上面方法结果截图：

代码托管

上周代码行数为10335行，现在为11412行，本周共1077行。

上周考试错题总结

• 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种实现。

结对及互评

• 本周结对学习情况

  • 20172308

  • 博客中值得学习的或问题： 博客中代码问题解决过程记录较详细，教材内容总结这次也增加了很多内容，博客很充实了。

  • 结对学习内容：第九章——查找与排序，并讨论了间隔排序法。

其他（感悟、思考等）

感悟

• 这周的排序算法的代码有些复杂，排序这里能做的问题也有很多，现在能够基本明白各个算法的意思，代码有些地方理解的还差点。

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	15/15
第二周	572/572	1/2	16/31
第三周	612/1184	1/3	13/44
第四周	1468/2652	2/5	13/57
第五周	1077/3729	1/6	14/71	初步理解各个排序算法

参考资料

• 十大编程算法助程序员走上高手之路
• 排序算法总结
• java基数排序
• java测试代码段执行时间
• 常见排序算法及对应的时间复杂度和空间复杂度
• @SuppressWarnings注解
• java 泛型详解-绝对是对泛型方法讲解最详细的，没有之一
• java程序中如何统计递归次数