20172311《程序設計與數據結構》第九周學習總結
20172311《程序設計與數據結構》第九周學習總結
教材學習內容總結
第十五章 圖
堆（heap）就是具有兩個附加屬性的一顆二叉樹
1.它是一顆完全樹
2.對每一個節點，它小於等於或者大於等於其左孩子和右孩子HeapADT的UML描述
- addElement方法將給定的Comparable元素添加到堆中的恰當位置處，且維持該堆的完全性屬性和有序屬性
- 因為一個堆就是一顆完全樹，所以對於插入的新節點而言，只存在一個正確的位置，且它要麽是h層左邊的下一個空位置，要麽是h+1層左邊的第一個位置（如果h層是滿的話）
堆的插入和重排序過程（以小頂堆為例）
- 通常，在堆實現中，我們會對樹中的最末一個節點，或更為準確的是，最末一片葉子節點進行跟蹤記錄
堆的刪除和重排序過程（以小頂堆為例）
- 優先級隊列就是遵循兩個排序規則的集合。首先，具有更高優先級的項目在先。第二，具有相同優先級的項目使用先進先出方法來確定其排序
- 可以使用一個小頂堆來實現一個優先級隊列，按照優先級對堆排序完成了第一次排序（高優先級的在先），同時對具有相同優先級項目的先進先出排序進行操縱
- 雖然最小堆根本就不是一個隊列，但它卻提供了一個高效的優先級隊列實現
- 用鏈表實現堆時，因為我們要求在插入元素後能夠向上遍歷該樹，所以堆中結點必須存儲指向其雙親的指針
堆排序由兩部分構成：添加列表的每一個元素，然後一次刪除一個元素
教材學習中的問題和解決過程
- 問題：堆、棧、堆棧之間有何聯系和區別
- 問題解決方案：
1.堆：什麽是堆？又該怎麽理解呢？
①堆通常是一個可以被看做一棵樹的數組對象。堆總是滿足下列性質：
·堆中某個節點的值總是不大於或不小於其父節點的值；
·堆總是一棵完全二叉樹。
②堆是在程序運行時，而不是在程序編譯時，申請某個大小的內存空間。即動態分配內存，對其訪問和對一般內存的訪問沒有區別。
③堆是應用程序在運行的時候請求操作系統分配給自己內存，一般是申請/給予的過程。
④堆是指程序運行時申請的動態內存，而棧只是指一種使用堆的方法(即先進後出)。
2.棧：什麽是棧？又該怎麽理解呢？
①棧（stack）又名堆棧，它是一種運算受限的線性表。其限制是僅允許在表的一端進行插入和刪除運算。這一端被稱為棧頂，相對地，把另一端稱為棧底。
②棧就是一個桶，後放進去的先拿出來，它下面本來有的東西要等它出來之後才能出來（先進後出）
③棧(Stack)是操作系統在建立某個進程時或者線程（在支持多線程的操作系統中是線程）為這個線程建立的存儲區域，該區域具有FIFO的特性，在編譯的時候可以指定需要的Stack的大小。
3.堆棧：什麽是堆棧？又該怎麽理解呢？
註意：其實堆棧本身就是棧，只是換了個抽象的名字。
堆棧的特性： 最後一個放入堆棧中的物體總是被最先拿出來， 這個特性通常稱為後進先出(LIFO)隊列。 堆棧中定義了一些操作。 兩個最重要的是PUSH和POP。 PUSH操作在堆棧的頂部加入一 個元素。POP操作相反， 在堆棧頂部移去一個元素， 並將堆棧的大小減一。
4.堆、棧區別總結：
1.堆棧空間分配
①棧（操作系統）：由操作系統自動分配釋放 ，存放函數的參數值，局部變量的值等。其操作方式類似於數據結構中的棧。
②堆（操作系統）： 一般由程序員分配釋放， 若程序員不釋放，程序結束時可能由OS回收，分配方式倒是類似於鏈表。
2.堆棧緩存方式
①棧使用的是一級緩存， 他們通常都是被調用時處於存儲空間中，調用完畢立即釋放。
②堆則是存放在二級緩存中，生命周期由虛擬機的垃圾回收算法來決定（並不是一旦成為孤兒對象就能被回收）。所以調用這些對象的速度要相對來得低一些。
3.堆棧數據結構區別
①堆（數據結構）：堆可以被看成是一棵樹，如：堆排序。
②棧（數據結構）：一種先進後出的數據結構。
代碼調試中的問題和解決過程
- 問題1：pp11.9在測試時出現空指針異常，如下：
報錯的removeMin方法如下：
問題1解決方案：通過單步調試發現是removeMin方法有問題，改正的代碼及運行結果如下:
問題2：pp12.1addElement方法一直有問題，如下：
問題2解決方案：通過仔細查看報錯信息認識到是因為這個方法名和方法體與繼承的SmallArrayHeap類中的addElement方法完全一樣，如下：
對方法名進行略微改動即可，如下：
代碼托管
上周考試錯題總結
- 錯題1：
- 錯題1理解：大腦短路導致做錯，compareTo方法返回的是int型
結對及互評
- 本周結對學習情況
本周主要對優先隊列和堆進行了學習，以之前對樹的學習為基礎，本章內容難度並不大，遇到的問題不多，繼續努力吧！- 20172307
感想
消除惰性！繼續努力！努力！再努力！
學習進度條
| 代碼行數（新增/累積） | 博客量（新增/累積） | 學習時間（新增/累積） | 重要成長 | |
|---|---|---|---|---|
| 目標 | 5000行 | 30篇 | 400小時 | |
| 第一周 | 0/0 | 1/1 | 4/4 | |
| 第二周 | 464/464 | 1/2 | 10/14 | 理解掌握了用數組和鏈表實現棧的方法 |
| 第三周 | 494/958 | 1/3 | 10/24 | 理解掌握了用數組和鏈表實現隊列的方法 |
| 第四周 | 1629/2587 | 2/5 | 20/44 | 對用鏈表和數組實現列表進行了學習 |
| 第五周 | 856/3443 | 2/7 | 15/59 | 較為深入的學習了查找和排序方法的實現 |
| 第六周 | 668/4111 | 1/8 | 20/79 | 學習了鏈式二叉樹的實現 |
| 第七周 | 900/5011 | 1/9 | 15/99 | 對二叉查找樹進行了較為深入的學習 |
| 第八周 | 1378/6389 | 2/10 | 16/115 | 較為深入的學習理解了堆 |
- 計劃學習時間:20小時
實際學習時間:16小時
改進情況：提高學習效率！沖沖沖！
參考資料
- Java軟件結構與數據結構(第4版)
- 什麽是“堆”,"棧","堆棧","隊列",它們的區別？
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