20172302 《程序设计与数据结构》第九周学习总结

Posted 2020-11-04 hzy0628

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2018年学习总结博客总目录：第一周 第二周 第三周 第四周 第五周 第六周 第七周 第八周

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教材学习内容总结

第11章 异常

1.一个异常是指一个定义非正常情况或错误的对象，由程序或运行时环境抛出，可以根据需要进行相应的捕获和处理。而错误类似于异常，但是错误代表不可恢复的问题并且必须捕获处理。

2.一个异常确实代表了一个错误，但是异常只是代表了一种意外的情况，即一种在正常条件下不会发生的情况，异常处理提供了一种处理异常的有效方式。

3.程序设计中异常处理有以下三种选择：
· 根本不处理异常
· 当异常发生时处理异常
· 在程序某个位置集中处理异常

4.对于未进行捕获的异常，当异常发生时，程序会立即结束执行，并输出与异常有关的信息，第一行输出信息表明抛出异常类型及原因，其他行为方法调用堆栈踪迹信息（call stack trace），指明异常发生位置。其中第一个踪迹行指出发生异常的方法、文件、代码行号，若有其他行，则指出调用异常方法的其他方法。

5.try-catch语句：用于定义如何处理一种指定的异常。try语句块可以有多个相关联的catch子句，每个catch子句称为一个异常处理器。执行try语句块中语句，若没有抛出异常，将继续执行try语句后语句，如果其中某处发生了异常，并存在该catch子句，则立即转移到相应的catch子句处理异常，执行以后再转移到整个try-catch语句后的语句继续执行。一个try-catch语句可以有一个可选的finally子句，用于定于一段无论是否有异常发生都将执行的代码语句。

6.异常的传递：如果一个异常的发生处没有捕获和处理该异常，则该异常将会传递给上级调用方法（外层调用），异常也可以在外层调用中使用try-catch语句块进行处理和解决。

7.异常的层次结构：Throwable是Error类和Exception类的父类，许多类型的异常类都由Exception类派生。自定义异常：可由Exception类或它的后代派生一个新类来定义的一个新的异常。

8.可检测异常和不可检测异常

• 可检测异常必须由方法进行捕获，或者必须在可能抛出或传递异常方法的throws子句中列出来。在方法头中追加一条throws子句，就明确承诺了该方法在异常发生时将抛出或传递异常。对于可检测异常，如果发生该异常的方法不捕获和处理这个异常，则必须在该方法定义的声明头中包含throws子句。

• 不可检测异常是RuntimeException类的对象或该类的后代类对象，其他异常均为可检测异常。

第12章 递归

1.递归是一种编程技术，允许一个方法调用自己以达到最终的目的，递归是一种以自身定义自身的过程。

2.列表的定义包含了非递归定义和递归定义两部分，非递归定义又称作基本情况。如果只有递归的那部分，则递归将会永无终止，这种情况被称为无穷递归。

3.递归编程，递归编程利用递归思想，一个简单的例子（求n的阶乘）。递归方法必定有一条if-else语句，其中一个分支为检测基本情况的值，另一分支作为递归部分使用。

factorial（n）{
    if（n == 1） return 1；
    else return factorial（n-1）*n；
}

4.递归与迭代的比较：迭代与递归其实都可以解决同一个问题，重点在于哪个方法更方便，对于有些问题，递归可能用起来很精炼简单，但对于迭代则比较复杂；相反地，有些问题则是使用迭代更为简单。

5.直接递归与间接递归：一个方法调用自己的递归，称为直接递归。如果一个方法调用其他方法，最终导致再次调用自己，这称为间接递归。间接递归可以有若干层间接调用的深度，下面是间接递归的一个调用过程图。

6.递归的应用：（1）迷宫问题（2）汉诺塔问题

迷宫：
从起始位置（0,0）到终点位置(7,12)搜索
traverse（row，column）{
if（出口（7,12）且值为1）true；3
else {
done=traverse（row+1，column）
if（！done）traverse（row，column+1）
if（！done）traverse（row-1，column）
if（！done）traverse（row，column-1）
}
if（done）（row，column）=7；
}

汉诺塔问题：
? 将最顶上的N-1个圆盘从原始塔座移到附加塔座
? 将最大的圆盘从原始塔座移到目标塔座
? 将N-1个圆盘从附加塔座移到目标塔座

教材学习中的问题和解决过程

• 问题1：首先就是关于堆栈踪迹这里，主要是做蓝墨云题目时就混淆了，不理解堆栈踪迹的使用和产生。

• 问题1解决方案：看课本的讲解始终就是不能理解，于是看到有书上【例11.3】，就把它敲了一遍，做完之后，理解了蓝墨云的那道题目。
  

观察这个，我们可以看到它的异常其实最先发生的地方应该是在Level1处，其次是Level2，最后才是Level3，然后main函数中没有try语句块，就会直接抛出异常结束程序运行，然后在堆栈踪迹中可以看到显示的从上到下依次是Level3、Level2、Level1的异常，这其实符合栈的入栈和出栈的规则，先放的会在最里面，也就会后弹出，也就是会显示在下面。

• 问题2：关于书上的可检测异常和不可检测异常，这里自己也是不明白，还有throws子句到底是应该怎么去使用？

• 问题2解决方案：这里是有王志伟同学分享给我的一些资料，然后结合书上的理解，总的来说，就是可检测异常方法定义的声明头中要追加throws子句，在方法中我们要添加throw语句，抛出问题。 同时对于可检测异常，如果发生异常的方法不捕获和处理这个异常，字必须在该方法中定义的声明头中包含throws子句，不然异常将不会进行抛出。
  对于不可检测异常，它只能是RuntimeException类的对象或该类的后代类对象，不需要throws子句和throw语句，对于它的处理有以下的三种方式。
  对于我们自定义的一个异常，目前我使用过的都是可检测的异常，关于不可检测的自定义异常还没有使用过。

对未检查的异常(unchecked exception )的几种处理方式：
1、捕获
2、继续抛出
3、不处理
对检查的异常(checked exception，除了RuntimeException，其他的异常都是checked exception )的几种处理方式：
1、继续抛出，消极的方法，一直可以抛到java虚拟机来处理
2、用try...catch捕获
注意，对于检查的异常必须处理，或者必须捕获或者必须抛出。

参考链接：检查异常和未检查异常的不同之处

• 问题3：续上面的一个小问题，就是错误和异常到底是有什么区别？

• 问题3解决方案：这里找了一份资料，不再重复了，见下。

  1).java.lang.Error: Throwable的子类，用于标记严重错误。合理的应用程序不应该去try/catch这种错误。绝大多数的错误都是非正常的，就根本不该出现的。
  java.lang.Exception: Throwable的子类，用于指示一种合理的程序想去catch的条件。即它仅仅是一种程序运行条件，而非严重错误，并且鼓励用户程序去catch它。
  2).Error和RuntimeException 及其子类都是未检查的异常（unchecked exceptions），而所有其他的Exception类都是检查了的异常（checked exceptions）.
  checked exceptions: 通常是从一个可以恢复的程序中抛出来的，并且最好能够从这种异常中使用程序恢复。比如FileNotFoundException, ParseException等。检查了的异常发生在编译阶段，必须要使用try…catch（或者throws）否则编译不通过。
  unchecked exceptions: 通常是如果一切正常的话本不该发生的异常，但是的确发生了。发生在运行期，具有不确定性，主要是由于程序的逻辑问题所引起的。比如ArrayIndexOutOfBoundException, ClassCastException等。从语言本身的角度讲，程序不该去catch这类异常，虽然能够从诸如RuntimeException这样的异常中catch并恢复，但是并不鼓励终端程序员这么做，因为完全没要必要。因为这类错误本身就是bug，应该被修复，出现此类错误时程序就应该立即停止执行。 因此，面对Errors和unchecked exceptions应该让程序自动终止执行，程序员不该做诸如try/catch这样的事情，而是应该查明原因，修改代码逻辑。
  RuntimeException：RuntimeException体系包括错误的类型转换、数组越界访问和试图访问空指针等等。
  处理RuntimeException的原则是：如果出现 RuntimeException，那么一定是程序员的错误。例如，可以通过检查数组下标和数组边界来避免数组越界访问异常。其他（IOException等等）checked异常一般是外部错误，例如试图从文件尾后读取数据等，这并不是程序本身的错误，而是在应用环境中出现的外部错误。

参考链接：Java----异常类(错误和异常，两者区别)

• 问题4：递归和迭代具体应该怎么去区分使用，两者具体的分别在哪些方面，哪些问题使用哪种更加方便？

• 问题4解决方案：这里也是在找资料，从网上找的认为比较好的一份是这样，做成了一个表：
  

这个会帮助了我的理解，但是还不太明白的地方是“迭代不容易理解”，但现在给我的感觉是递归好像是不容易理解吧，可能后面的迭代会比较复杂不容易理解吧，还看了这么一个答案：

电影故事例证：
迭代——《明日边缘》
递归——《盗梦空间》

参考链接：深究递归和迭代的区别、联系、优缺点及实例对比

代码调试中的问题和解决过程

• 问题1：编程项目PP12.1，这里要对PalindromeTester程序改为递归版本，之前的这个程序忘了，又重新看，重新找思路，方向有了以后还是有一些问题，见图。
  先是这样，没有输出，什么都没有。
  

然后又是这样，抛出异常：

• 问题1解决方案：一开始看递归，比较乱一些，这个题目一开始有的思路就是从两端来开始读取，读取第一个字符和最后一个字符，进行比较，再使用String类的substring方法将去掉首和尾字符的字符串进行递归，这样就可以完成程序编写。但一直卡着的地方是到底要它怎么才能结束递归，也就是基本情况怎么设置，这里想不明白，就导致了第一次的无输出，然后又在草稿纸上重新想了一遍整个程序设计的过程（这个步骤在一开始没有做，因为感觉很复杂，就想在过程遇到了再去重新想），这样就浪费了一些时间，但其实也觉得一开始做整个程序设计又不知道从哪入手。完成之后，再次运行，出现了第二个问题：抛出异常。选择了三个字符最简单的就进入了Debug调试。
  

可以看到这里比较到最后，right代表字符串的最后的索引值，right成了-1，这里也就是存在问题的地方，因为我一开始设置的条件是当left>right时程序会进入基本情况，这里就是有问题，当他们两个值相等时就应该进入基本情况，而不是再去进入递归，这样修改一下，就完成了这个方法的编写，这个方法最后的代码见下：

public static boolean palindrometest(String obj) {
        int left = 0;
        int right = obj.length() - 1;
        boolean done = true;
        if (!done || left >=right) { }
        else{
            if (obj.charAt(left) == obj.charAt(right)&&left<right) {
                obj = obj.substring(1, obj.length() - 1);
                palindrometest(obj);
            }
            else
                if(left<right)
                    done = false;
             }
       return done;
    }
}

最后又对是回文的奇数个字符的、是回文的偶数个字符的和不是回文的进行了一次测试：

• 问题2：因为对递归的不太熟练,做PP12.9时也遇到了一点小问题，这里也是算是半猜着做完了，具体问题见下面：
  

• 问题2解决方案：我要输出那个三角形的第5行时，输出结果与书上的不一致，后来又把自己的代码重新看了一遍，找到了问题，是一开始相加的那个每行的第一个和最后一个数为1这里给漏掉了，加上这个语句后就可以正常输出了，这是加在递归部分中循环之前的地方pascal[0] = 1; pascal[n-1] = 1;。然后结果如下：
  

其中注释的部分一开始是有的，但后来又想到这个好像可以不加，我就把它改成了注释，试着运行了一下，发现也可以，就知道了之前的考虑是多余的，在循环之前放上那条语句就已经包含了后面我所考虑的部分，就是想多了，就把那一部分删掉了。

今天早上写博客时，又看了一遍那个程序，又发现写的代码多余了：

这里n=2时其实是可以记做递归情况中的，基本情况是可以简写的，就把那部分注释掉，运行之后也是正常的，很多时候自己考虑的不清楚，往往就会代码写的很复杂，自己读起来都很吃力，要有一个完整的规划写起来才会简单而且高效。

代码托管

上周考试错题总结

• 1.An exception can produce a "call stack trace" which lists
  A . the active methods in the order that they were invoked
  B . the active methods in the opposite order that they were invoked
  C . the values of all instance data of the object where the exception was raised
  D . the values of all instance data of the object where the exception was raised and all local variables and parameters of the method where the exception was raised
  E . the name of the exception thrown

• 解析：堆栈踪迹的显示其实也类似于我们所学的栈的显示，最后调用的方法将会放于栈顶，也就会是先打印出来，最先调用的将会在最后打印在屏幕上，这也就是原来调用顺序的反序。堆栈跟踪提供了储存在运行时堆栈中的方法的名称，方法名称在堆栈中以相反的顺序放置,也就是说,最早的方法是先放在这里,下一个方法其次,等等,所以最近调用的方法是在堆栈上最后一项,这是第一个。堆栈跟踪然后以相反的顺序显示所有活动的方法。

• 2.An exception that could also arise in the try statement that does not have an associated catch statement is
  A . ClassNotFoundException
  B . IllegalArgumentException
  C . NegativeArraySizeException
  D . NullPointException
  E . OutOfMemoryException

• 解析：如果数组还没有被实例化，那么可能就会抛出NullPointerException。ClassNotFoundException、IllegalArgumentException和OutOfMemoryException将不会被抛出，因为try语句中没有任何代码，它们要么引用某个未知的类，要么使用一个参数，要么处理新内存的生成。只有当实例化一个数组时，才有可能会出现NegativeArraySizeException。

• 3.The idea that an object can exist separate from the executing program that creates it is called
  A . transience
  B . static
  C . persistence
  D . serialization
  E . finality

• 解析：对象存储在内存中，当垃圾收集器不再被引用时，它们会被垃圾收集器回收。当Java程序终止时，没有引用对象，因此所有对象都被回收。然而，为了将来的使用，能够保存任何给定的对象是可取的。这种特性称为persistence，它的功能是将对象的实例数据保存到文件中。这可以通过将每个实例数据写入数据文件来完成，但是使用对象序列化简化了。

• 4.Character streams manage
  A . byte-sized data
  B . binary data
  C . Unicode characters
  D . ASCII characters
  E . compressed data

• 解析:字符流用于管理16位Unicode字符。这与用于管理任何字节大小数据的字节流不同，包括ASCII字符和其他类型的二进制数据。

  Java中的字符流处理的最基本的单元是Unicode码元（大小2字节），它通常用来处理文本数据。所谓Unicode码元，也就是一个Unicode代码单元，范围是0x0000~0xFFFF。在以上范围内的每个数字都与一个字符相对应，Java中的String类型默认就把字符以Unicode规则编码而后存储在内存中。然而与存储在内存中不同，存储在磁盘上的数据通常有着各种各样的编码方式。使用不同的编码方式，相同的字符会有不同的二进制表示。

• 5.The term "exception propagation" means
  A . an exception is caught by the first catch clause
  B . an exception not caught by the first catch clause is caught by an outer (enclosing) catch clause
  C . exceptions are caught, sequentially, by catch clauses in the current try block
  D . exceptions always are caught by the outermost try block
  E . none of the above

• 解析：异常传递意味着一个异常被匹配的catch子句在当前try块级别,如果没有匹配,然后在下一个封闭try块级别,依次进行,直到异常已经被匹配的try语句或异常的main函数和被Java虚拟机捕获。

• 6.Assume infile is a BufferedReader for a textfile and that the textfile is empty. What is returned from the message infile.readLine( ); ?
  A . 0
  B . null
  C . a special character known as the End-of-file marker (EOF)
  D . none of the above, the message causes a NullPointerException to be thrown
  E . none of the above, the message causes a EndOfFileException to be thrown

• 解析：readLine()方法返回一个字符串，等于文件中的下一个文本项。如果文件为空文件的，则返回null。

• 7.A method that uses the Scanner class to obtain input does not require either catching or throwing an IOException. This is because
  A . the Scanner class does not call upon any classes that throw checked exceptions
  B . the Scanner class‘ methods call input methods in try statements and catch IOExceptions so that they are handled directly in the Scanner class
  C . the Scanner class uses JOptionPane dialog boxes instead of java.io classes so that it does not have to deal with IOExceptions
  D . the Scanner class overrides the class IOException making it an unchecked exception
  E . none of the above, methods do require handling IOException even if thrown by a method in a Scanner class

• 解析：通过拥有自己的catch（IOException.）catch语句，Scanner类中的任何代码都会被自己所捕获，这样一来，可以使用自己的异常处理，而不用处理这个可检测异常。

• 8.PrintWriter is a better output stream class that PrintStream because PrintWriter
  A . has both print and println methods and PrintStream only has print
  B . can output both byte and character streams and PrintStream can only output byte streams
  C . has error checking mechanisms as part of the class and PrintStream does not
  D . will not throw checked exceptions and PrintStream will
  E . all of the above

• 解析：PrintWriter类是一个Writer类，而PrintStream类是一个流类。主要的区别在于PrintWriter类是专门为文件读写而设计的，因此PrintWriter类有错误检查机制，而PrintStream则没有这个错误的检查机制。

• 9.Which statement is true about BufferedWriters
  A . BufferedWriters are used because they improve runtime efficiency
  B . BufferedWriters are used because they improve compile time efficiency
  C . BufferedWriters can be used with input streams as well as with output streams
  D . using a BufferedWriter obviates the necessity for catching IOExceptions
  E . none of the above

• 解析：作为提高程序执行效率的一种方法，BufferedWriters类允许累积输出，直到缓冲区达到满值，再去启动输出操作变得“有价值”，可以减少输出的次数，提高程序执行效率。

结对及互评

点评过的同学博客和代码

• 本周结对学习情况
  • 20172308

  • 博客中值得学习的或问题：

  • 结对学习内容：

其他（感悟、思考等）

感悟

• 本周学习了异常和递归两章内容，突然发现这本书就剩下一章了，学的速度好快，再往回想，感觉好多东西都还掌握的并不那么牢靠，仍然需要去练习实践。本周我觉得很有意思的内容是那个汉诺塔问题，高中时数学老师提过这个题目，没想到它是递归编程中经典的递归算法实例，这个很有意思，但是对于代码就没那么有意思了，看着看着就睡了，课下看了两遍才算是有些明白。还有就是本周编写的代码行数比较少一些，编程过程中遇到的问题并不多，还算顺利。

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	157/157	1/1	15/15
第二周	382/539	1/2	16/31
第三周	317/856	2/4	15/46
第四周	996/1852	1/5	24/70
第五周	578/2330	1/6	16/86	这周对上周第七章的学习有了更深的理解
第六周	475/2805	1/7	14/100	学习了数组方面的相关知识
第七周	629/3434	1/8	14/114	关于继承有一定认识
第八周	1567/5001	3/11	25/141
第九周	428/5429	2/13	17/158	了解了递归内容并学习了IO流相关知识

参考资料

• 《Java程序设计与数据结构教程》
• 《Java学习笔记(第8版)》学习指导
• Java----异常类(错误和异常，两者区别)
• 理解Java中字符流与字节流的区别
• Java 异常处理
• 检查异常和未检查异常的不同之处
• 深究递归和迭代的区别、联系、优缺点及实例对比