20172318 2018-2019-1 《程序设计与数据结构》第8周学习总结

20172318 2018-2019-1 《程序设计与数据结构》第8周学习总结

教材学习内容总结

优先队列与堆

• heap：堆 一种完全二叉树，可以是最小堆，也可以是最大堆。

  • 堆是一棵完全二叉树，其中的每一结点都小于或等于它的两个孩子。

  • 

  • minheap：最小堆 具有两个附加属性的二叉树：它是完全树，而且，对于每个结点，它小于或等于它的左孩子和右孩子。

  • 最小堆将其最小元素存储在该二叉树的根处，且其根的两个孩子同样也是最小堆。
  • maxheap：最大堆 具有两个附加属性的二叉树：它是完全树，而且，对于每个结点，它大于或等于它的左孩了和右孩子。

• completebinarytree：完全二叉树 一种平衡二叉树，在h层（树的最底层）的所有叶结点都位于树的左边。

• prioritytree：优先树 一种集合，遵循两个排序规则：具有更高优先级的项在前，如果具有相同优先级，则按照先进先出原则排序。

• addEIement操作

  • addElement方法将给定的Comparable元素添加到堆中的恰当位置处，且维持该堆的完全性属性和有序属性。
  • 因为一个堆就是一棵完全树，所以对于插入的新结点而言，只存在一个正确的位置，且它要么是h层左边的下一个空位置，要么是h+l层左边的第1个位置（如果h层是满的话）。
  • 
  • 通常，在堆实现中，我们会对树中的最末一个结点，或史为准确是，最末一片叶子进行跟踪记录。

• removeMin操作
  • 要维持该树的完全性，那么只有一个能替换根的合法元素，且它是存储在树中最末一片叶子上的元素。
  • 
• 使用堆：优先级队列
  • 虽然最小堆根本就不是一个队列，但是它却提供了一个高效的优先级队列实现。
• 用链表实现堆
  • 因为我们要求在插入元素后能够向上遍历该树，所以堆中结点必须存储指向其双亲的指针。
• 用数组实现堆
  • 在二叉树的数组实现中，树的根位于位置0处，对于每一结点n，n的左孩子将位于数组的2n+1位置处，n的右孩子将位于数组的2（n十1)位置处。
  • 链表实现和数组实现的addElement操作的时间复杂度同为O(logn)。
  • 链表实现和数组实现的removeMin操作的复杂度同为O(logn)。
• 使用堆：堆排序
  • heapSort方法的两部分构成：添加列表的每个元素，然后一次删除一个元素。
  • 堆排序的复杂度为O(nlogn)。

教材学习中的问题和解决过程

• 问题1：.优先级队列和队列有什么区别？

• 问题1解决方案：
  队列就像平时买东西排队一样，从一个队伍的后面进入这个队伍，然后排队，直到走到队伍最前面（队首）才能出去。
  　　队列就是采用FIFO（first in first out ）原则模拟现实生活中这种排队模型的一种数据结构。
  　　优先队列是对队列的进一步抽象，比如五个人排队，其中有一个是老年人，那么老年人就会自动被排到最前面。

• 问题2：.堆有什么用

• 问题2解决方案：
  Java把内存划分成两种：一种是栈内存，另一种是堆内存。在函数中定义的一些基本类型的变量和对象的引用变量都是在函数的栈内存中分配，当在一段代码块定义一个变量时，Java就在栈中为这个变量分配内存空间，当超过变量的作用域后，Java 会自动释
  放掉为该变量分配的内存空间，该内存空间可以立即被另作它用。
  　　堆内存用来存放由 new 创建的对象和数组，在堆中分配的内存，由 Java 虚拟机的自动垃圾回收器来管理。在堆中产生了一个数组或者对象之后，还可以在栈中定义一个特殊的变量，让栈中的这个变量的取值等于数组或对象在堆内存中的首地址，栈中的这个
  变量就成了数组或对象的引用变量，以后就可以在程序中使用栈中的引用变量来访问堆中的数组或者对象，引用变量就相当于是为数组或者对象起的一个名称。引用变量是普通的变量，定义时在栈中分配，引用变量在程序运行到其作用域之外后被释放。而数
  组和对象本身在堆中分配，即使程序运行到使用 new 产生数组或者对象的语句所在的代码块之外，数组和对象本身占据的内存不会被释放，数组和对象在没有引用变量指向它的时候，才变为垃圾，不能在被使用，但仍然占据内存空间不放，在随后的一个不确
  定的时间被垃圾回收器收走(释放掉)。

　　这也是Java比较占内存的原因，实际上，栈中的变量指向堆内存中的变量，这就是 Java 中的指针!

代码调试中的问题和解决过程

无

上周考试错题总结

The Java Collections API provides two implementations of balanced binary search trees, TreeSet and TreeMap, both of which use a ___________tree implementation.

A . AVL

B . red/black

C . binary search

D . None of the above
选B，他们都使用了红黑树

• 错题2

The best comparison sort in terms of order is:

A . O(1)

B . O(n)

C . O(log(n))

D . O(nlog(n))
选D，最复杂的是D，这题没看懂

代码托管

点评过的同学博客和代码

• 本周结对学习情况
  • 20172312
  • 课本内容总结有自己的理解，图片较少
  • 结对学习内容
    • 课本第十二章

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	500/500	1/2	15/ 23
第三周	802/1302	1/3	12/35
第四周	1530/2832	2/5	15/50
第五周	1165/3997	1/6	10/60
第六周	1169/5166	1/7	15/75
第七周	843/6039	1/8	15/90
第八周	1804/7843	2/10	30/120

参考资料

• 《Java软件结构与数据结构教程（第四版）》