20172311《程序设计与数据结构》第八周学习总结
教材学习内容总结
第十二章 优先队列与堆
- 堆（heap）就是具有两个附加属性的一颗二叉树
1.它是一颗完全树
2.对每一个节点，它小于等于或者大于等于其左孩子和右孩子
-
HeapADT的UML描述
-
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
-
因为一个堆就是一颗完全树，所以对于插入的新节点而言，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+1层左边的第一个位置（如果h层是满的话）
-
堆的插入和重排序过程（以小顶堆为例）
-
通常，在堆实现中，我们会对树中的最末一个节点，或更为准确的是，最末一片叶子节点进行跟踪记录
-
堆的删除和重排序过程（以小顶堆为例）
-
优先级队列就是遵循两个排序规则的集合。首先，具有更高优先级的项目在先。第二，具有相同优先级的项目使用先进先出方法来确定其排序
-
可以使用一个小顶堆来实现一个优先级队列，按照优先级对堆排序完成了第一次排序（高优先级的在先），同时对具有相同优先级项目的先进先出排序进行操纵
-
虽然最小堆根本就不是一个队列，但它却提供了一个高效的优先级队列实现
-
用链表实现堆时，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
-
堆排序由两部分构成：添加列表的每一个元素，然后一次删除一个元素
教材学习中的问题和解决过程
- 问题：堆、栈、堆栈之间有何联系和区别
- 问题解决方案：
1.堆：什么是堆？又该怎么理解呢？
①堆通常是一个可以被看做一棵树的数组对象。堆总是满足下列性质：
·堆中某个节点的值总是不大于或不小于其父节点的值；
·堆总是一棵完全二叉树。
②堆是在程序运行时，而不是在程序编译时，申请某个大小的内存空间。即动态分配内存，对其访问和对一般内存的访问没有区别。
③堆是应用程序在运行的时候请求操作系统分配给自己内存，一般是申请/给予的过程。
④堆是指程序运行时申请的动态内存，而栈只是指一种使用堆的方法(即先进后出)。
2.栈：什么是栈？又该怎么理解呢？
①栈（stack）又名堆栈，它是一种运算受限的线性表。其限制是仅允许在表的一端进行插入和删除运算。这一端被称为栈顶，相对地，把另一端称为栈底。
②栈就是一个桶，后放进去的先拿出来，它下面本来有的东西要等它出来之后才能出来（先进后出）
③栈(Stack)是操作系统在建立某个进程时或者线程（在支持多线程的操作系统中是线程）为这个线程建立的存储区域，该区域具有FIFO的特性，在编译的时候可以指定需要的Stack的大小。
3.堆栈：什么是堆栈？又该怎么理解呢？
注意：其实堆栈本身就是栈，只是换了个抽象的名字。
堆栈的特性： 最后一个放入堆栈中的物体总是被最先拿出来， 这个特性通常称为后进先出(LIFO)队列。 堆栈中定义了一些操作。 两个最重要的是PUSH和POP。 PUSH操作在堆栈的顶部加入一 个元素。POP操作相反， 在堆栈顶部移去一个元素， 并将堆栈的大小减一。
4.堆、栈区别总结：
1.堆栈空间分配
①栈（操作系统）：由操作系统自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。
②堆（操作系统）： 一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收，分配方式倒是类似于链表。
2.堆栈缓存方式
①栈使用的是一级缓存， 他们通常都是被调用时处于存储空间中，调用完毕立即释放。
②堆则是存放在二级缓存中，生命周期由虚拟机的垃圾回收算法来决定（并不是一旦成为孤儿对象就能被回收）。所以调用这些对象的速度要相对来得低一些。
3.堆栈数据结构区别
①堆（数据结构）：堆可以被看成是一棵树，如：堆排序。
②栈（数据结构）：一种先进后出的数据结构。
代码调试中的问题和解决过程
- 问题1：pp11.9在测试时出现空指针异常，如下：
报错的removeMin方法如下：
-
问题1解决方案：通过单步调试发现是removeMin方法有问题，改正的代码及运行结果如下:
-
问题2：pp12.1addElement方法一直有问题，如下：
-
问题2解决方案：通过仔细查看报错信息认识到是因为这个方法名和方法体与继承的SmallArrayHeap类中的addElement方法完全一样，如下：
对方法名进行略微改动即可，如下：
代码托管
上周考试错题总结
- 错题1：
- 错题1理解：大脑短路导致做错，compareTo方法返回的是int型
结对及互评
- 本周结对学习情况
本周主要对优先队列和堆进行了学习，以之前对树的学习为基础，本章内容难度并不大，遇到的问题不多，继续努力吧！
感想
消除惰性！继续努力！努力！再努力！
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 | 4/4 | |
| 第二周 | 464/464 | 1/2 | 10/14 | 理解掌握了用数组和链表实现栈的方法 |
| 第三周 | 494/958 | 1/3 | 10/24 | 理解掌握了用数组和链表实现队列的方法 |
| 第四周 | 1629/2587 | 2/5 | 20/44 | 对用链表和数组实现列表进行了学习 |
| 第五周 | 856/3443 | 2/7 | 15/59 | 较为深入的学习了查找和排序方法的实现 |
| 第六周 | 668/4111 | 1/8 | 20/79 | 学习了链式二叉树的实现 |
| 第七周 | 900/5011 | 1/9 | 15/99 | 对二叉查找树进行了较为深入的学习 |
| 第八周 | 1378/6389 | 2/10 | 16/115 | 较为深入的学习理解了堆 |
-
计划学习时间:20小时
-
实际学习时间:16小时
-
改进情况：提高学习效率！冲冲冲！
