20172313 2018-2019-1 《程序设计与数据结构》第三周学习总结

Posted 2021-01-08 yu-kunpeng

20172313 2018-2019-1 《程序设计与数据结构》第三周学习总结

教材学习内容总结

• 概述
  • 队列是一种线性集合，其元素从一端加入，从另一端删除；队列的元素是按FIFO方式处理的。第一个进入的元素，也就是第一个退出的元素。
    
  • 队列有队头（front）和队尾（rear），数据从队尾进入队列，从队头出队列，队头（front）指向队列的第一个数据，队尾（rear）指向队列中的最后一个数据。
    
    
• JavaAPI中的队列
  • Java集合API提供了java.util.Stack类，它实现了栈集合。但它并没有提供队列类，而是提供了一个Queue接口，由多个类（包括LikedList类）来实现的。
  • java.util.Stack类提供了传统的push、pop和peek等操作。而Queue接口并没有实现传统的enqueue、dequeue和first操作。Queue接口定义了另外两种方法，往队列中添加元素或从队列中删除元素。着西方大在异常类处理上有很大的不同。一个是提供了一个布尔返回值，另一个是抛出一个异常。
• 用链表实现队列
  • 实现队列时，我们要操作链表的两端。除了一个指向链表首元素的引用（front）之外，还需要跟踪另一个指向链表末元素的引用（rear)。还要用一个整型变量count来跟踪队列中的元素数目。
  • 当创建队列时队列中没有数据，front和rear的值都为null。当插入第一个数据时，将front和rear都指向第一个结点对象。
  • 后续在插入数据时就利用rear进行数据的插入。
• 用数组实现队列
  • 由于队列操作会修改集合的两端，因此将一端固定于索引于0处要求移动元素。
  • 非环形数组实现的元素移位，将产生O（n）的复杂度。
  • 固定数组实现策略在栈的实现中很高效，但在队列的实现中则不是这样。这个示例说明，用于实现集合的数据结构与集合本身的匹配是非常重要的。固定数组实现策略对栈是高效的，是因为所有的活动（添加和删除元素）都是在集合的一端进行的，因而也是在数组的一端进行的。而对于队列，我们是在其两端进行操作的，而顺序也不是无关紧要的了，因此，用固定数组来实现栈的效率不高。
  • 把数组看作是环形的，可以除去在队列的数组实现中把元素移位的需要。实现环形数组有以下两种方法。
    • 添加一个属性size用来记录眼下的元素个数。
      目的是当head=rear的时候。通过size=0还是size=数组长度。来区分队列为空，或者队列已满。
    • 数组中仅仅存储数组大小-1个元素，保证rear转一圈之后不会和head相等。也就是队列满的时候。rear+1=head，中间刚好空一个元素。当rear=head的时候。一定是队列空了。

队列的示意图

实现队列时，要注意的是假溢出现象。如上图的最后一幅图。如图所看到的的假溢出现象

解决的方法：使用链式存储，这显然能够。在顺序存储时。我们常见的解决的方法是把它首尾相接，构成循环队列。这能够充分利用队列的存储空间。
循环队列示意图：

在上图中。front指向队列中第一个元素。rear指向队列队尾的下一个位置。
但依旧存在一个问题：当front和rear指向同一个位置时，这代表的是队空还是队满呢？大家能够想象下这样的情景。
解决这种问题的常见做法是：
1.使用一标记，用以区分这样的易混淆的情形。
2.牺牲一个元素空间。当front和rear相等时，为空。当rear的下一个位置是front时。为满。
例如以下图：

• 双端队列
  • 详见下面教材问题解决。

教材学习中的问题和解决过程

• 问题1：在学习教材上的内容时，例题5.3使中使用队列进行储存代码密钥。在总结中，有这样一句话：队列是一种可存储重复编码密钥的便利集合。我对于这句话不是很理解。
• 问题一解决：队列的元素是按FIFO方式处理的。第一个进入的元素，也就是第一个退出的元素。只要在用到每个密钥值之后将其放回到队列中即可。队列的性质使得密钥值能保持正确的次序；不用担心何时抵达密钥末尾，该如何从头开始。
• 问题2：课后自测题：队列的五种基本操作是什么？
• 问题二解决：queue--往队列末端添加一个元素 dequeue--从队列前端删除一个元素 first--返回一个指向队列前端元素的引用 isEmpty--当队列为空时返回true，否则返回false size--返回队列中元素的数目
• 问题3：教材在这章的末尾提到了双端队列，对于双端队列的实现存在一些疑问，不清楚实现队列时指针的应用。
• 问题三解决：双端队列(deque double ended queue（双端队列）)是一种相对于队列的一种数据结构。它可以在尾部和头部插入、移除和获取。和 Queue类似，每个操作都有两种方法，一种在异常情况下直接抛出异常奔溃，另一种则不会抛异常，而是返回特殊的值，比如 false, null …
  
  双端链表不同于单向链表仅有一个指针域指向下一个节点，而是同时持有下一个和上一个指针域，分别指向下一个和上一个节点
  

代码调试中的问题和解决过程

• 问题1：在做习题pp5_1的时候，向队列中添加了两个不同的int型数值，但是输出的时候两个都是第一次输入的数值。
  

• 问题1解决方案：输出的两个数值相等，我的第一反应是添加的方法有问题，再添加节点的时候只能为节点保存相同的数值，再仔细检查了添加的代码后，发现是没有问题的。

public void enqueue(T element) {
        LinearNode<T> node = new LinearNode<T>(element);

        if(isEmpty())
            head = node;
        else
            tail.setNext(node);
        tail = node;
        count ++;

    }

• 由于节点的代码使用的是跟上一张相同的代码，所以节点也不会有问题，我在debug之后发现，在我的toString方法中指针无法指向下一个节点，原来我忘记把下一个节点的引用赋值给current节点了，导致打印的时候无法正常遍历。
  

代码托管

上周考试错题总结

• 这周没有错题~

结对及互评

• 博客中值得学习的或问题：
  • 排版精美，对于问题研究得很细致，解答也很周全。
• 代码中值得学习的或问题：
  • 代码写的很规范，思路很清晰，继续加油！

点评过的同学博客和代码

• 本周结对学习情况
  • 20172332
  • 20172326
  • 结对学习内容
    • 第5章 队列

其他（感悟、思考等，可选）

??转眼间，开学也已经快一个月了，又找到了上学期学习的感觉，但由于中秋假期的影响，还是感到自己这周的学习时间不太够，仅仅只完成了教材内容和代码练习而已，并没有去进行更多的拓展学习。我能感到自己状态有所好转，能够静下心来认真看书，专心敲代码了，但还是要付出更多的时间才行，继续加油！

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
第一周	200/200	1/1	5/20
第二周	981/1181	1/2	15/20
第三周	1694/2875	1/3	15/35

• 计划学习时间:15小时

• 实际学习时间:15小时

参考资料

• Java队列实现
• Java数组实现循环队列的两种方法
• Java 集合深入理解（10）：Deque双端队列

补充作业

• 感觉自己在软件实现和软件测试上只是略懂一二，还有很多不会的、不明白的需要学习。效能分析和需求分析也仅仅是接触的程度而已，至于下面的行业洞察力，项目管理，软件设计等一系列的东西则了解的更是少之又少。对照了这个表，深感自己的学习程度不够，学习时间不足，还需要付出更多的精力和更大的努力才行

	目前水平 （0~9）	课程结束后水平 （0~9）
对编程总体理解	3	8
程序理解	5	8
模块实现，逐步细化	2	7
单元测试，代码覆盖率	4	8
代码质量	6	8