20202320 2020-2021-2《数据结构与面向对象程序设计》课程总结

一、课程内容总结

　　第一章  基于Linux系统下的java开发

　　　　首先是练习了Linux基本命令。比如，打开终端是ctrl+alt+t，新建一个终端窗口是　ctrl+shift+t，查看当前文件夹的内容是ls，新建文件夹是mkdir等等。

　　　　其次是命令行的基本操作。比如，新建一个java程序，可以用vi  HelloWord.java，如果HelloWord.java已经存在，则该操作是打开这个程序；操作成功后，进入的是普通模式，该模式下还不能够进行程序的编写，这是通过输入i或a进入插入模式即可编写，而按Esc即可退出插入模式；在普通模式下，k.j.h.l可以分别进行上、下、左、右的操作，w可移动到下一个单词，b可移动到上一个单词，dd可以删除光标所在的行，n+dd则可以删除包括光标在内的向下数n行，yy复制光标所在整行，p在光标处粘贴；在普通模式下输入“：”，即可进入命令行模式，其中“q！”表示强制退出并且不保存，“q”表示退出，“wq！”表示强制保存并退出……编译某java程序就进行javac  HelloWord.java的操作。如果你还编写了一个类是Student.java并且该类用在了HelloWord.java里，编译时需要同时编译，即javac HelloWord.java Student.java（顺序不重要），然后进行java HelloWord 操作运行程序。但是，我把如何设置保存class文件和java文件的方法忘了QWQ。

　　　　然后就是java程序的JDB调试。当程序运行结果不符合预期时，输入jdb HelloWord.class进入调试，stop in HelloWord.main可以在main方法开始处设置断点；输入run，程序运行，直到main（）开始处停止。输入next，程序继续运行，输入list可以查看程序运行到哪一行，应用stop或clear查看设置的断点情况，输入exit退出程序。

　　　　最后就是上传码云的操作，这个是我直接从网络上找的。网址分享一下吧：https://www.cnblogs.com/cndarren/p/12125091.html

　　第二章  封装、继承、多态

　　　    最简单的设置变量、常量等的步骤没有过多赘述。这里说一下，在java里System.out.println（）表示输出括号中的信息，并且换行；设置一个不变量时需要“final  变量类型  变量名=……；”；java相比于c语言，多出了String类型和boolean类型，即字符串和布朗类型，布朗类型只能够表示真值true和假值false。需要注意数据类型之间的相互转换。　　

　　　　java关键字和语句。Java 的关键字对 Java 的编译器有特殊的意义，他们用来表示一种数据类型，或者表示程序的结构等，关键字不能用作变量名、方法名、类名、包名。比如break关键词经常用在条件和循环语句中，用来跳出循环语句；continue关键字的作用是跳过循环体中剩余的语句执行下一个循环……

　　　　java方法的定义语法。格式一般是　

　

　　　　比如：

 

 

　　　　 当方法定义好后，需要调用才可以生效，我们可以通过main方法来调用。

 　　　　语句学习包括：if-else选择语句，switch-case选择语句，while循环语句，do-while语法，for循环语句。

　　　　数组定义。一般定义数组：数组类型 [ ]  数组名=new 数组类型[ 容量]，数据类型 [ ][ ] 数组名=new 数据类型[行的个数][列的个数]；

　　　　类：类=属性（对象具有的特征）+方法（对象所具有的具体操作）；类是对象的抽象，对象是类的具体，比如王者荣耀英雄分类为辅助、射手、刺客……，这是“类”，但具体的蔡文姬、孙尚香、兰陵王……就是“对象”。

　　　　定义类：类名+类的属性+类的方法。类中可以包含局部变量、成员变量和静态变量。　　创建对象的语法：类名 对象名=new 类名（）；通过“对象名.属性”可以引用对象属性，通过“对象名.方法”可以引用对象方法。

　　　　构造方法：会在创建给类对象的时候被调用。而创建对象的时候至少调用一个构造方法。构造方法的名称与类名相同，且没有返回值；当定义类中没有写构造方法时，系统会默认生成一个无参构造方法，这个构造方法什么也不会做。注意：int a=10；int b=a；时，a=b，同时a和b的内存地址相同，也就是说，当a=9，即使没有写“b=9”，最后单独输出b的值，也会变成9.！！！！！

　　　　封装，即隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口，控制在程序中属性的读和修改的访问级别。就像一个QQ，比如我们加好友时就查找QQ好就行，但是这样我们只能看到别人对我们开放的部分，QQ相册有时需要回答问题才能够访问……就是这样，QQ号就是一个接口，有密码时我们就能够修改信息，没有密码，我们就只能够查看某些部分。　　

　　　　实现封装：1.修改属性可见性，在属性的前面添加修饰符（private）2.对每个值属性提供对外的公共访问方法，如创建getter/setter（取值和赋值）方法，用于对私有属性的访问3.在getter/setter方法里加入属性的控制语句，例如我们可以加一个判断语句，对非法输入给予否定。

　　　　继承可以看成是类与类之间的衍生关系。比如狗类是动物类，牧羊犬类又是狗类。于是我们可以说狗类继承了动物类，而牧羊犬类就继承了狗类。于是狗类就是动物类的子类（或派生类），动物类就是狗类的父类（或基类）。通过extends继承，其特点：子类拥有父类除private以外的所有属性和方法；子类可以拥有自己的属性和方法；子类可以重写实现父类的方法；Java 中的继承是单继承，一个类只有一个父类。

　　　　方法重载：方法重载是指在一个类中定义多个同名的方法，但要求每个方法具有不同的参数的类型或参数的个数。方法重载一般用于创建一组任务相似但是参数不同的方法。

　　　　方法重写：子类可以继承父类的方法，但如果子类对父类的方法不满意，想在里面加入适合自己的一些操作时，就需要将方法进行重写。并且子类在调用方法中，优先调用子类的方法。当然在方法重写时要注意，重写的方法一定要与原父类的方法语法保持一致，比如返回值类型，参数类型及个数，和方法名都必须一致。

　　　　多态：多态是指允许不同类的对象对同一消息做出响应。即同一消息可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式。多态的实现必要条件：继承、重写、父类引用指向子类对象（Animal  a=new Dog（）；则a可以引用Dog中重写的方法，但是不能够引用Dog自己的方法）。多态实现方式：继承父类进行方法重写，抽象类和抽象方法、接口实现。

　　　　在定义类时，前面加上abstract关键字修饰的类叫抽象类。抽象类中的抽象方法不完整，仅有声明二没有方法体。一般是父类会用到抽象类。抽象类中可以包含普通方法也可以没有抽象方法，包含抽象方法的类就是抽象类。

　　　　接口用于描述类所具有的功能，而不提供功能的实现，功能的实现需要写在实现接口的类中，并且该类必须实现接口中所有的未实现方法。接口的声明语法格式如下：

 

　　　　注意：借口不能用于实例化对象；接口中方法只能是抽象方法、default方法、静态方法；接口成员是static final类型；接口支持多继承。

 

 　　　　包（package）：使用import关键字可以导入包内的类。定义：package  包名。包的命名规范是全小写字母拼写。

　　第三章  java常用类，异常处理

　　　　Arrays类包含用于操作数组的各种方法。

　　　　Stringbuilder类是可变的。它是String的对等类，它可以增加和编写字符的可变序列，并且能够将字符插入到字符中间或附加到字符串末尾。

　　　　math类：包含用于执行基本数学运算的方法，如初等指数、对数、平方根和三角函数……

　　　　Random类用于生成伪随机数流，在java.util包下。

　　　　异常指不期而至的各种状况，它在程序运行的过程中发生。受检异常是编译器要求必须处理的异常，必须使用try catch处理（捕获异常），或者使用throw抛出，交给上层调用者处理。异常抛出语句“throw new 异常类（）；”。异常传递：如果下级方法中没有异常处理，将会把异常传递给上级调用方法。自定义一个异常类非常简单，只需要让它继承 Exception 或其子类就行。在自定义异常类的时候，建议同时提供无参构造方法和带字符串参数的构造方法，后者可以为你在调试时提供更加详细的信息。

　　　　标准I/O输入输出流：System.in，System.out，System.err

　　　　OO设计五原则：单一职责原则（SRP）、开放封闭原则（OCP）、Liskov代替原则（LSP）、接口分离原则（ISP）、依赖倒置原则（DIP）。

　　第四章  java Socket编程

　　　　端口（port）关系到两台电脑能否接通。

　　　　　　……………………QWQ真的忘了

　　第五章　线性结构

　　　　数据结构=逻辑结构+物理结构+算法

　　　　集合：是一种聚集、组织了其他对象的对象。

　　　　逻辑结构：逻辑上有一定顺序得到结构。分为线性结构、非线性结构。其中线性结构包括线性表、链表、栈、队、串、数组，非线性结构包括树、图。

　　　　物理结构：又称为存储结构，实际上的存储结构。包括顺序结构、链表结构、索引结构、散列结构。

　　　　数组的随机存取：只要知道位置，就能够直接读出。比如给你一列纵队的人，让你找到位置5的人，第一种方法是你从第一个位置开始一个一个往后找，直到找到魏志伟5 的人，这样就是顺序存取；而如果你已经知道5的位置，不需要经过前面的四个位置直接到位置为5 的位置，那么这样就是随机存取。

　　　　线性表（列表List）：可分为有序列表、无序列表、索引列表。栈和队是特殊的线性表。是顺序结构。

　　　　链表（Linear）：链表结构，有结点信息（data）和相邻结点地址（next），注意头引用（头指针head）、单链表初始化、头插法、尾插法、查找、删除、修改……

　　　　栈（Stack）：特殊的线性表，先进后出，有两种物理结构：顺序结构和链表结构。注意入栈（push）、出栈（pop）、读栈顶的元素（peek）、判断栈是否为空（isempty）……

　　　　　　链表实现栈：top->D,next->C,next->B,next->A,null

　　　　　　栈的应用：数制转换、表达式转换和计算（由原表达式求得后缀式、后缀表达式求值）。

　　　　队列（Queue）：特殊的线性表，先进先出。注意：入队、出队、循环队列。

　　第六章　查找与排序

　　　　查找又叫检索，有线性查找（哨兵）、折半查找（前提：有序列、顺序存储）、分块查找（索引顺序表）、哈希表（又叫散列表）。

　　　　排序，可以分为内部排序（在内存中排序）和外部排序（在内存和外存中交互排序）。也可分为插入排序、交换排序（冒泡排序、快速排序）、选择排序、基数排序、归并排序。

　　第七章  树结构

　　　　1对多（现实中的树模型：家谱，单位的组织结构，计算机博弈，DNS结构）。除根结点以外的每个结点有且仅有一个直接的前驱；每个结点可以有多个直接后继。结结点有几个后继就有就有几个度。根为第一层，依次列推。

　　　　存储结构：双亲表示法、孩子表示法、孩子兄弟表示法。

　　　　二叉树：结点度数至多为2，至多两颗子树，有序树，子树有左右之分。所有树都能够转换成二叉树。存储结构：顺序存储结构（数组）、链式存储结构（树结点结构又叫“二叉链表”、三叉链表）。遍历：运用递归方法进行先序遍历（根左右）、中序遍历（左根右）、后序遍历（左右根）、层序遍历。应用：查询某一结点、求叶结点的个数、求树的高度、建立树的存储结构……

　　　　满二叉树：每层都“充满”了结点。

　　　　完全二叉树：树中所含的n和结点和满二叉树中的编号为1至n的结点一一对应（满二叉树去掉最下层最右边的若干结点）。

　　第八章　二叉排序树、堆

　　　　二叉排序树：左子树的结点都小于根结点，右子树的结点都大于等于根结点；左子树、右子树也都是二叉排序树；中序遍历时是升序数列。

　　　　　　1.二叉排序树的查找算法（递归）

　　　　　　　　首先树为空，则查找不成功；若不为空，则将给定值先与根结点比较，定值大于根结点就去右子树，反之则去左子树。

　　　　　　2.在二叉排序树上插入新元素

　　　　　　　　先查找，找到合适的位置（恰好没有这个结点），再插入。

　　　　　　3.二叉排序树的删除算法

　　　　　　　　和插入相反，删除发生在查找成功之后。

　　　　　　　　（1）被删除结点的是叶结点；直接删除，null

　　　　　　　　（2）被删除的结点只有左子树，或只有右子树：该结点的双亲结点直接指向该结点的孩子（左或右）结点

　　　　　　　　（3）被删除的结点既有左子树，又有右子树：前驱结点（左子树中最大的值）或后继节点（右子树中最小的值）替换该结点，然后删除前驱结点（后继结点）；若删除前驱结点（后继结点）又出现了本情况，接着进行类似操作。

　　　　堆：是一颗完全二叉树，每个结点小于或者等于其左孩子和右孩子（小顶堆）。最小堆（小顶堆）：树根（顶）是最小的数；最大堆（大顶堆）：树根（顶）是最大的数，每个结点大于或者等于其左孩子和右孩子。堆的最值在根结点。

　　　　　　1.插入是作为叶子结点进行插入。插入的结点数小于最小堆的顶时，需要重排序。

　　　　　　2.删除最小值（小顶堆）：用最后一片叶子替换根结点，在进行相关排序操作。

　　　　　　3.排序（堆排序）：

　　　　　　（1）是对简单选择排序的一种改进。

　　　　　　（2）用顺序结构存储（数组存储）最为合适（方便定位索引，方便交换）。

　　　　　　（3）堆作为无序区：

　　　　　　　　①构建大顶堆：先将n个元素排序成完全二叉树，再从无序序列第[n/2]（向下取整）个元素开始（对应于完全二叉树的最后一个非终端结点（非叶子结点，从最下面开始））进行筛选。序号为i的结点，其左孩子的序号为2i，右孩子的序号为2i+1；

　　　　　　　　②（针对大顶堆）排序（特殊选择排序）：删除根结点，将根结点放入排序数组的最后，然后将最后的叶子结点替换到根结点，又进行筛选，恢复成大顶堆，再重复操作，数组位置向前挪一位。

　　　　　　4.堆调整：①筛选：首先比较根结点和它的左孩子的大小，再比较它的右子树（一般情况），当根结点同时小于或者大于左、右孩子，则比较左右孩子，根结点按照要求与其中之一进行交换。

　　　　最优二叉树解决平均编码长度最短问题。

　　　　哈夫曼编码解决了最优前缀码问题。

　　第九章  图

　　　　1.图的特点：用点表示，用边表示有关系（点集、边集）。

　　　　2.图的逻辑结构：

　　　　　　（1）表示方式：集合表示、图形表示。

　　　　　　（2）基本术语：有向图、无向图、稀疏图、稠密图、邻接点、关联边，边的权、网、度（出度、入度）、路径、回路、子图、连通图和非连通图、生成树……

　　　　　　（3）存储：邻接矩阵、邻接表、十字链表、邻接多重表……

　　　　3.遍历

　　　　　　（1）查找：广度遍历、深度优先遍历。

　　　　　　（2）最小生成树：Prime算法，Kruskal算法。

　　　　4.图的最短路径问题（单源“单一源点”最短算法）：Dijkstra算法

　　　　5.有向无环图及其应用

　　　　　　（1）AOV网：用顶点表示活动，用弧表示活动间的优先关系的有向图。

　　　　　　（2）AOE网：顶点表示若干事件，弧（边）代表一些活动，弧（边）的权值表示活动持续的时间。用以研究像“完成整项工程至少需要多少时间”的问题。

二、总结所做过的作业

　　作业1：实验三 面向对象程序设计（1）

　　作业2：实验三 面向对象程序设计（2）

　　作业3：实验三 面向对象程序设计（3）

　　作业4：实验三 面向对象程序设计（4）

　　作业5：实验三 面向对象程序设计（5）

　　在上述5个作业中主要练习了封装、继承、多态，根据老师提供的网址进行学习和单元测试，学会了TDD的用法，理解并掌握了封装、继承、多态，能够用UML建模。成功编写了一个复数类的计算器。提高了自己的学习能力。

　　作业6：封装继承多态重写重载文件字符字节读写-测试

　　这个作业我偷了懒，我在上课的时候把老师的代码copy了一下，在老师的代码的基础上做了调整，当然copy得并不完整，所以还是花了些时间去理解某些语句的用法。最后还是按时按质的完成了。

　　作业7：实验四（1）java Socket编程

　　作业8：实验四（2）java和密码学

　　作业9：实验四（3）编写有理数/复数计算器

　　作业10：实验四（4）远程有理数计算器

　　作业11：实验四（5）远程复数计算器

　　这5个实验是搭档两人共同完成的，双方虽然都是一知半解，但是通过网络和资料查询都有所掌握，虽然过程不是特别顺利，比如两人的电脑总是连接不上，但我们还是解决了这些问题。计算器就直接捡便宜，因为前面的实验有编写过。

　　作业12：实现自己的ArrayList

　　这个作业我自己做的不是很满意，因为我没有编写成功，在我的ArrayList类中，我调用了java类库中自带的Arrays类。在类的方法编写上还有待提升，（实际上，我现在还有些不会QWQ）。

　　作业13：ArrayStack测试

　　这个作业让我印象特别深刻。我当时就编了一个Auxiliary（辅助）类，通过push（）入栈的方法将五个英雄入栈，但是在进行删除测试时总是不过，当时让我记了好久，最后通过调试发现问题所在才解决。

　　作业14：栈应用-进制转换

　　这个进制转换主要用到模运算和简单除法运算，再加上循环语句就行了。而循环条件和进制数有关。

　　作业15：最小生成树测试

　　这个作业是在课堂完成的，刚上完课就做的，但是最后因为有个地方有些小问题，就不了了之了（？应该吧）。这个作业就是让我们真正的理清楚Prime算法和Kruskal算法的本质。

三、实验报告链接汇总

　　实验一  《Linux基础和Java开发环境》：Linux系统下的VIM操作和java编写

　　　　链接：20202320 2021-2022-1 实验一《Linux基础和Java开发环境》实验报告 - 20202320-陈欢 - 博客园 (cnblogs.com)

　　实验二  《数据结构与面向对象程序设计》：简单计算器

　　　　链接：20202320 2021-2022-1《数据结构与面向对象程序设计》实验二报告 - 20202320-陈欢 - 博客园 (cnblogs.com)

　　实验三  《面向对象程序设计》：TDD，掌握封装继承多态和UML建模

　　　　链接：20202320 2021-2022-1 实验三《面向对象程序设计》实验报告 - 20202320-陈欢 - 博客园 (cnblogs.com)

　　实验四  《数据结构与面向对象程序设计》：Java Socket编程、远程计算器

　　　　链接：20202320 实验四 《数据结构与面向对象程序设计》实验报告 - 20202320-陈欢 - 博客园 (cnblogs.com)

　　实验五和六  《数据结构与面向对象程序设计》：链表的插入、删除、输出、排序，Android平台开发设计

　　　　链接：20202320 2021-2022-1 《数据结构与面向对象程序设计》实验五和六报告 - 20202320-陈欢 - 博客园 (cnblogs.com)

　　实验七  《查找与排序》：实现至少三个排序方法，要求不少于10个测试用例，编写Android程序对实现各种查找与排序算法进行测试

　　　　链接：20202320 2021-2022-1 实验七《查找与排序》实验报告 - 20202320-陈欢 - 博客园 (cnblogs.com)

　　实验八  《数据结构与面向对象程序设计——树》：完成链树、构造唯一一颗二叉树、设计并实现一颗决策树、表达式转换（中缀转后缀）

　　　　链接：20202320 2021-2022-1 实验八《数据结构与面向对象程序设计——树》实验报告 - 20202320-陈欢 - 博客园 (cnblogs.com)

　　实验九  《数据结构与面向对象程序设计——图》：构建有向图和无向图，实现图的遍历、有向图的拓扑排序和单源最短路径求解、完成无向图的最小生成树

　　　　链接：20202320 实验九《数据结构与面向对象程序设计——图》实验报告 - 20202320-陈欢 - 博客园 (cnblogs.com)

四、代码托管链接：2023Java_DS/陈欢20202320 (gitee.com)

　　

 

 

 

 五、课程收获与不足

　　收获：肯定是学到了新的事物，可以回家和别人炫耀“诶！我会Java！”，但是学的不精，现阶段的学习，我只能够叫做略懂。正如老师所说，今年我们的课业压力小了不少，同时，我也不是一个非常自律的人，所以我的投入并不算多。我是属于上课可以很认真的人，很多知识我都懂，但就是懒 ，不想自己动手，即使有现成的代码，也懒得敲QWQ。所以效果也不是很好，经常DDL。

　　改进：上面也说过了，不够自律和勤奋。但是活到老，学到老，还是需要有这样的坚持。