20172303 2018-2019-1 《程序设计与数据结构》第3周学习总结

Posted 2021-01-08 pframe

20172303 2018-2019-1 《程序设计与数据结构》第3周学习总结

教材学习内容总结

本周学习了课本第五章的内容，主要介绍了一种新的线性集合——队列。讲解了关于队列的相关概念以及使用链表和数组实现队列的方法。

一、队列概述

• 元素处理方式：先进先出（First In First Out,FIFO)，第一个进入的元素也将是第一个退出的元素。
  • 队头(front或head)：取出数据元素的一端。
  • 队尾(rear或tail)：插入数据元素的一端。
• 队列的操作
  • enqueue(也称add或insert)：向队列末端添加一个元素
  • dequeue(也称remove或serve)：从队列前端删除一个元素
  • first(也称front)：考察队列前端的那个元素
  • isEmpty：判断队列是否为空
  • size：判断队列中的元素数目
  • toString：返回队列的字符串表示
• 应用：存储重复编码密钥、实现售票窗口排队等
• 队列的类型
  • 顺序队列
    
  • 循环队列
    

因为队列的后四种操作的实现都比较简单，和之前栈的相关类似操作比较类似。主要的不同体现在enqueue和dequeue上，因为栈只需在集合的一端操作，而队列需要在两端实现，所以接下来的内容主要在enqueue和dequeue两种方法上进行讨论。

二、用链表实现队列

• 用链表进行实现时，要设置两个引用，一个指向链表首元素的引用（head），一个指向链表末尾元素的引用（tail）。
• 对于单向链表，一般选择从末端入列，前端出列。虽然不论从前端还是后端入列，其复杂度均为O(1)。但出列时会有很大不同，从链表前端删除时复杂度仍为O(1)，但在链表末端删除时，为了寻找到最末端元素的前一个，必须遍历链表，这样它的复杂度为O(n)，就不如从前端删除的速度快了。
• enqueue操作——将新元素放到链表末端

public void enqueue(T element)
    {
        LinearNode<T> node = new LinearNode<T>(element);
        if (isEmpty()) {
            head = node;
        } 
        else {
            tail.setNext(node);
        }
        tail = node;
        count++;
    }

• dequeue操作——从链表前端删除元素

public T dequeue() throws EmptyCollectionException
    {
        if (isEmpty()) {
            throw new EmptyCollectionException("queue");
        }

        T result = head.getElement();
        head = head.getNext();
        count--;

        if (isEmpty()) {
            tail = null;
        }

        return result;
    }

三、用数组实现队列

• 将队列的某一端固定在数组的索引0处。如果是单向列表，在删除元素时要移动元素，使得操作的效率很低，所以这种情况下可以使用环形数组来实现队列。
• enqueue操作

public void enqueue(T element) {
        if (size() == queue.length) {
            expandCapacity();
        }
        queue[rear] = element;
        rear = (rear + 1) % queue.length;//关键代码：用于正确更新rear的值
        count++;
    }

• dequeue操作

public T dequeue() throws EmptyCollectionException {
        if (isEmpty()) {
            throw new EmptyCollectionException("queue");
        }
        T result = queue[front];
        queue[rear] = null;
        front = (front + 1) % queue.length;
        count--;
        return result;
    }

教材学习中的问题和解决过程

• 问题1：书上对于双端队列只是简单地讲了一下，它的具体操作有哪些？
• 问题1解决方案：Deque的含义是“double ended queue”，即双端队列.Deque是一种具有队列和栈的性质的数据结构。双端队列中的元素可以从两端弹出,其限定插入和删除操作在表的两端进行。Deque在Java中以接口的形式存在，同时Deque还继承Queue（队列）的接口。
• Deque的类图：
  
• 通过类图可以发现，Deque继承了Queue（队列）的接口，它的直接实现有ArrayDeque、LinkedList等。
• Deque的基本方法
  
• 由于Deque接口继承Queue接口，Deque也可以当做队列使用。
  
• 除此之外，Deque也可以当做栈使用。
  

代码调试中的问题和解决过程

• 问题1：在敲课本上的代码时发现很多标红，在改过之后还是不能输出正确答案。
  
• 问题1解决方案：再仔细看了一下发现是代码中有的变量写错了，所有改正部分已在下图指出。
  

代码托管

上周考试错题总结（正确为绿色，错误为红色）

上周没有课堂测试。

结对及互评

点评模板：

• 博客中值得学习的或问题：
  • 优点：相较上周在博客内容方面有所改进，望继续努力。
  • 问题：博客还是图文并茂好一些，这样自己或者别人都看得舒服一些_(:з」∠)_ 对于代码运行中的问题的整个过程的记录希望可以更详细一些。
• 代码中值得学习的或问题：
  • 优点：代码相比我的更加简洁，命名更加规范。

  • 问题：commit相比上学期写的不是很好。

    点评过的同学博客和代码

• 本周结对学习情况
  • 20172322
  • 结对学习内容
    • 主要讨论了蓝墨云的课堂实践内容，对于用链表实现插入和删除的功能进行了深入地探讨。

其他（感悟、思考等，可选）

没想到书上的代码也会有错，所以说敲代码的时候也不能不用脑子地机械敲击，这样很容易产生错误。

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	10/10	1/1	10/10
第二周	246/366	2/3	20/30
第三周	246/366	1/4	10/40

• 计划学习时间:10小时

• 实际学习时间:10小时

• 改进情况：感觉本周的东西相对比较容易，和上周也有许多类似，所以学起来没有上周那么困难了。

参考资料

• java数据结构与算法之（Queue）队列设计与实现

• 深入了解双端队列Deque

• Java 集合深入理解（10）：Deque 双端队列