20202312 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 绪论

  • Java是面向对象程序设计语言。
  • 注释： 应阐明程序编写目的并描述处理步骤，一般用“//”或“/* */”或“/** */”来标明。
  • 标识符： 由数字、字母、下划线及美元符号组成（数字不能做开头）（习惯上定义常数大写），空白： 空格键、Tab键、回车换行键（单词与符号的分隔符）。
  • 计算机语言发展：机器语言、汇编语言、高级语言、第四代语言，Java语言是高级语言。
  • 错误：1.编译时错误：发生语法错误。 2. 运行时错误:此时要进行异常处理。 3. 逻辑错误：编译运行没有问题，但是得到的结果与预期不符。
  • 四个基本的开发行为： 1. 建立需求 2. 生成设计 3. 实现设计 4. 测试。
  • 基本术语：对象 属性 方法 类 封装 继承 多态。
  • 类由class定义，类是对象的蓝图，由一个类定义可以得到多个对象。

第二章 数据和表达式

  • print及println方法
  • 字符串连接："+"
  • 转义字符：\b：回退键 \t：制表符 \n；换行 \r：回车 \ "：双引号 \ '：单引号 \ \：反斜杠
  • 变量声明：通知程序预留位置并标志存储位置名称
  • 变量名=（赋值）变量值
  • 常量：final，其值不能改变
  • 基本数据类型： 8种(byte,short,int,long,float,double,boolean,char)
  • boolean只有true和false
  • 算术运算：+、-、*、/、%， 关系运算：、>、>=、<、<=、==、!=， 逻辑运算：&&、||、!
  • 运算符优先级：相同优先级满足从左到右的结合律。
  • 自增，自减：i++、i--、++i、--i
  • 基本类型之间的转换：三种转换方法：1. 赋值类型转换。2. 提升类型转换。3. 强制类型转换。同时要注意避免压缩类型转换，可能会丢失信息。
  • System.in 与System.out.println
  • Scanner类方法：next();nextInt();nextFloat();useDelimiter()等

第三章 类与对象

  • new：返回指向新创建对象的引用
  • 多个引用变量可以指向同一个对象
  • String类方法：compareTo (String str)；equals();equalsIgnoreCase()(可以忽略大小写比较，在用户进行选择时常用）;length()等。
  • Java标准类库中的类按包来组织。每个类都属于一个具体的包。调用时用import java.util.*；import java.lang.*等。
  • Random类：伪随机数生成器执行复杂的计算产生随机数
  • Math类：方法都是静态的，可以直接调用。
  • NumberFormat类：有两个方法getCurencyInstance和getPercentInstance返回用于格式化数值的对象。getCurencyInstance返回货币格式对象，getPercentInstance返回百分比格式对象。
  • DecimalFormat类：按惯例使用new运算符来实例化对象。
  • 包装器类：Integer.parselnt( )  Integer.toHexString( )分别是字符串转为int类型，以及将int类型转为字符串类型。

第四章 编写类

  • 类：数据声明（变量/常量）+方法（函数）。
  • 类是对象的抽象\蓝图，而对象是类的具体实例。
  • UML类图：实现、关联、聚合、组合、继承。
  • 封装：有些对象要进行封装，从而防止对该对象的数据进行不适当的访问。常用的修饰符有public、private。
  • 静态类
    1.静态变量（static）：有时也称类变量，它由类的所有实例共享，在一个对象中修改静态变量的值，就等于修改了其他所有对象中该静态变量的值。
    2.静态方法：不需要为了调用方法而实例化类的一个对象，只能访问静态变量或局部变量。
  • 类关系：依赖，聚合。

第五章 条件判断与循环

  • if与if-else语句
  • 浮点数的比较：计算两个差值的绝对值，在与公差进行比较。
  • 字符比较：Unicode顺序，大小写字母，数字要联系ASCII表中的编码。
  • 对角比较：equals。
  • switch语句:switch(){case :break;default:}
  • while语句 break跳出循环。
  • do-while 语句:do{}while();
  • for 语句:for( ; ; )，与while等价

第六章  面向对象设计

  • 封装继承多态。
  • extends继承，代码复用，Java只支持单继承。
  • super与this常用于调用构造方法。
  • 方法重载与重写：重载：根据参数类型与数量确定初始化方法 重写：重新编写父类方法。
  • Object类是所有类的父类。
  • abstract抽象类达抽象概念，不能用new实例化。
  • 抽象类的子类：实现父类的抽象方法变成具体类，不实现父类抽象方法仍要用abstract修饰。
  • this关键字的使用时调用自己类中的方法，主要是为了避免与其他类中相同名称的方法弄混。
  • 多态引用在不同的时候可以指向不同类型的对象。
  • 多态引用运行时才将方法调用与它的定义绑定在一起。
  • 引用变量可以指向声明继承于它的任意类的任何对象。
  • 接口是一组抽象方法，与抽象类一样不能被实例化。
  • 接口层次：接口可以继承接口；类可以实现接口，但不能继承接口。
  • Comparable接口：compareTo()
  • 和class一样，接口可以用来声明对象引用变量。
  • 接口引用可以指向实现这个接口的任意类的作何对象。
  • 方法的参数可以是多态的。

第七章  异常

  • 错误和异常（exception）都是对象，代表非正常情况或无效处理。
  • 错误（Error）不用捕获。
  • 处理异常：在异常发生的地方处理；在程序的其他地方处理。
  • 程序中出现异常不捕获异常，程序会崩溃。
  • try-catch 语句： Java中把正常流程放try块中，错误（异常）处理放catch块中，每个catch 子句处理try块中可能抛出的一种特定类型的异常，注意多个catch一定把父类放后面处理， finally：总会执行，用于资源管理。
  • finally语句：无论try语句处理情况如何，最后都将执行finally语句。同时，如果有finally子句，则必须跟在catch子句后面。
  • 如果没有在异常发生处捕获及处理，异常会被传播给调用的方法。
  • throw：方法中抛出Checked Exception，方法声明中必须有throws。
  • Java异常处理是要处理Exception类及其子类。
  • 产生RuntimeException的问题在调用代码。
  • I/O异常： 几乎所有的IO API都可能抛出异常。

第八章  栈

  • 栈是一种线性集合，遵循先进后出（LIFO）原则，
  • 栈常见的方法
  1. push（):将元素添加到栈顶
  2. pop():删除栈顶元素
  3. peek():查看栈顶元素
  4. isEmpty():判断栈是否为空
  5. size():判断栈中元素的个数
  • 使用栈计算后缀表达式：算术表达式有三种写法，前缀，中缀，后缀表达式。用栈来计算后缀表达式时，在从左到右扫描表达式，操作数入栈，遇到操作符则pop两个数计算后再push。
  • 用数组实现栈的操作，ArrayStack类，用链表实现，LinkedStack类。
  • 链表：与有固定大小的数组不一样，链表没有容量上限。
  • 链表被看成是一个动态结构，它的大小总随着所保存的元素个数在变大或变小。
  • 链表是由具有相同数据类型的元素构成的序列。
  • 在使用链表时，需要定义结点，通常，我们采用LinearNode类来实现。

第九章  队列与列表

  • 队列是一个线性集合，它在一端添加元素，在另一端删除元素————先进先出（FIFO），第一个进入的元素，也就是第一个退出的元素。
  • 一般把一端作为队列的前端（front/head），一端作为末端（rear/tail）。
  • 队列常见方法  
    1. enqueue（):向队列末端添加一个元素
    2. dequeue():向队列前端删除一个元素
    3. first():查看队列前端元素
    4. isEmpty():判断队列是否为空
    5. size():判断队列中元素的个数
  • 由于队列操作会修改集合的两端，所以我们可以在一端固定一个索引为0的元素。
  • 队列与列表都可用数组与链表来实现。对于队列，有LinkedQueue与ArrayQueue，对于列表，则有LinkedList与ArrayList。
  • 特别的，对于ArrayList类，集合是可变大小的，是按所需来进行空间分配的，这是由列表的特性决定的。因此，这种类在空间管理上十分高效，不会造成浪费。
  • 列表里定义了Iterator方法，该方法是在集合上进行迭代操作，并返回一个Iterator对象。
  • 队列常见方法  
    • removeFirst（):从列表中删除第一个元素
    • removeLast():从列表中删除最后一个元素
    • first():查看列表第一个元素
    • last():查看列表最后一个元素
    • contains：确定列表是否包含某种特定元素
    • isEmpty():判断列表是否为空
    • size():判断列表中元素的个数
    • 对有序列表   add：向列表中添加元素
    • 对无序列表   addToFront(添加元素到列表头）,   AddToRear（添加元素到列表尾），   AddAfter（添加元素到某个特定元素之后）。

第十章  选择与查找

  • 线性查找：设置哨兵在数组开头或结尾，以便提高查找效率。
  • 二分查找：从中间开始，要求表是有序的，每次比较后可以减少查找池中的一半元素
  • 分块查找：先二分查找，再线性查找
  • 哈希查找：直接通过关键字找到存储地址。
  • 散列查找

排序

  • 选择排序：分别将每个值放在排好序的最终位置，从而完成一组值的排序。
  • 插入排序：将一个具体的值插入到表中已有序的子系列中，从而完成一组值的排序。
  • 冒泡排序：重复地比较表中的相邻元素，如果它们不符合要求则交换他们。
  • 快速排序：根据一个任意选定的划分元素来对表进行划分，然后再递归地对划分元素两边的字段进行排序，从而完成对表的排序。
  • 归并排序：递归地对分表，知道每个子表只含有一个元素时为止，然后再将子表按序合并，从而完成对表的排序。

第十一章  树

  • 树：节点+边
  • 完全二叉树（满二叉树也是完全二叉树）
  • 树的遍历： 先序遍历、 中序遍历、 后序遍历、 层序遍历
  • 二叉树的实现
  • 决策树:用二叉树来表示。
  • 二叉查找树： 查找、插入、 删除
  • 二叉查找树的实现
  • 平衡二叉查找树

第十二章   堆

  • 堆：完全二叉树（根节点小于左右孩子）
  • 堆的实现
  • 堆排序
  • 优先队列：具有更高优先级的项排在前面，具有相同优先级的项按先进先出的规则排列。

第十三章  图

  • 无向图：图中表示边的顶点对是无序的图是无向图，意味着两点间的连接是双向的。
  • 有向图：图中的边是顶点的有序对的图为有向图，意味着有向图的边是有方向的边。
  • 带权图：图中每条边都对应一个权值的图成为带权图，有时也称为网络。
  • 图遍历：广度优先遍历、 深度优先遍历
  • 无向图的最小生成树（Prim算法或Kruscal算法）
  • 有向图的拓扑排序
    • 有向图的最短路径求解:  Dijkstra算法。
  • 图的实现策略：邻接表邻接矩阵

二、作业总结

作业1：面向对象程序设计1 ，面向对象程序设计2 ，面向对象程序设计3 ，面向对象程序设计4 ，面向对象程序设计5     

  • 提交最后三个JUnit测试用例
  • 以 TDD的方式研究学习StringBuffer。
  • 对设计模式示例进行扩充，体会OCP原则和DIP原则的应用，初步理解设计模式
  • 以TDD方法开发一个复数类Complex
  • 使用StarUML进行建模

作业2：封装继承多态重写重载文件字符字节读写

   编写一组程序，要体现一下知识点：
　　　　　　（1）继承
　　　　　　（2）多态
　　　　　　（3）重写
　　　　　　（4）重载
　　　　　　（5）目录创建
　　　　　　（6）文件创建
　　　　　　（7）字节流读写
　　　　　　（8）字符流读写

作业3：实现自己的ArrayList

  • 编写自己的ArrayList类
  •  实现增加、删除、修改、查找、判断是否为空、返回list长度等操作。
  • 测试

作业4：实验四 （1）Java Socket编程

                         （2）Java和密码学

                         （3）编写有理数/复数计算器

                         （4）远程有理数计算器

                         （5）远程复数计算器

 

作业5： ArrayStack类测试

  • 撰写自己的类；
  • 提供StackADT，ArrayStack（框架），实现ArrayStack里面的剩余方法；
  • 编写测试类，测试所写的方法是否正确。

作业6：栈应用-进制转换

 

  • 要求输入一个十进制数，转换成任意进制数并输出

 

作业7：最小生成树测试 

  • 画出Prim算法的最小生成树的生成过程
  • 画出Kruscal算法的最小生成树的生成过程
  • 计算最小权值

作业8：最后一次测试

 

三、实验报告链接汇总

实验一：linux基础与java开发环境

  • 基于命令行和IDEA（Intellj IDEA 简易教程]进行简单的Java程序编辑、编译、运行和调试。
  • 练习Linux基本命令；
  • 学习Java程序的JDB调试技能
  • 编写简单的Java程序。

实验二：Java基础（数据/表达式、判定/循环语句）

  • 编写简单的计算器，完成加减乘除模运算。
  • 要求从键盘输入两个数，使用判定语句选择一种操作，计算结果后输出，然后使用判定和循环语句选择继续计算还是退出。
  • 编写测试代码，测试验证。

实验三：面向对象程序设计

  • 初步掌握单元测试和TDD
  • 理解并掌握面向对象三要素：封装、继承、多态
  • 初步掌握UML建模

实验四：Java Socket编程与密码学

  • Java Socket编程
  • Java和密码学
  • 编写有理数/复数计算器
  • 远程有理数计算器
  • 远程复数计算器

实验五和六：线性结构之链表

  • 链表练习，要求实现下列功能：通过键盘输入一些整数，建立一个链表；这些数是你学号中依次取出的两位数。 再加上今天的时间。打印所有链表元素， 并输出元素的总数。
  • 链表练习，要求实现下列功能：实现节点插入、删除、输出操作；继续你上一个程序， 扩展它的功能；从磁盘读取一个文件，完成相关操作。
  • 链表练习，要求实现下列功能：用冒泡排序法或者选择排序法根据数值大小对链表进行排序；
  • 在android上实现实验（1）和（2）
  • 在android平台上实现实验（3)

 

实验七：查找与排序

 

  • 定义一个Searching和Sorting类，并在类中实现linearSearch,SelectionSort方法，最后完成测试
  • 重构你的代码
  • 参考http://www.cnblogs.com/maybe2030/p/4715035.html ，学习各种查找算法并在Searching中补充查找算法并测试
  • 补充实现课上讲过的排序方法：希尔排序，堆排序，二叉树排序等
  • 编写Android程序对实现各种查找与排序算法进行测试

 

实验八：树

 

  • 参考教材完成链树LinkedBinaryTree的实现（getRight,contains,toString,preorder,postorder）
  • 基于LinkedBinaryTree，实现基于（中序，先序）序列构造唯一一棵二㕚树的功能，比如给出中序HDIBEMJNAFCKGL和后序ABDHIEJMNCFGKL,构造出附图中的树
  • 自己设计并实现一颗决策树
  • 输入中缀表达式，使用树将中缀表达式转换为后缀表达式，并输出后缀表达式和计算结果

实验九：图

  • 初始化：根据屏幕提示（例如：输入1为无向图，输入2为有向图）初始化无向图和有向图（可用邻接矩阵，也可用邻接表），图需要自己定义（顶点个数、边个数，建议先在草稿纸上画出图，然后再输入顶点和边数）
  • 图的遍历：完成有向图和无向图的遍历（深度和广度优先遍历）
  • 完成有向图的拓扑排序，并输出拓扑排序序列或者输出该图存在环
  • 完成无向图的最小生成树（Prim算法或Kruscal算法均可），并输出
  • 完成有向图的单源最短路径求解（迪杰斯特拉算法）

 

四、代码托管链接

给出statistic.sh的运行结果，

总计：3076行，（截图如下）

 ps：有许多代码之前都被自己删了，就连考试时的代码也基本都被自己删完了，有些dat文件之类的也没了，感觉少了好多代码，基本idea里只剩了几次实验的。我太难了

课程收获或不足

    1.自己的收获：java作为自己学习的第二门语言学科，本以为在学习了C后应该会比较简单，但随着学习进度的逐渐延伸，慢慢发现java的难度远超预期，尤其是数据结构，里面有很多知识点，需要自己去理解，去掌握，最后用代码将其实现。在学习java的过程中，最大的收获就是锻炼了自己的抽象思维能力。在学习数据结构相关内容时，里面的结构很多都是比较抽象的，需要自己课下花大量时间去琢磨，钻研。尽管过程很痛苦，因为实在是看不懂，但当自己成功的将代码实现，自己会感到特别的惬意，那是自己努力了很久，终于把这个问题解决了的感觉。忽然之前难受也就感觉没啥了。并且，还认识了这么一位好的老师，答疑解惑耐心负责，我也因此才能在课下练习和课上听讲上有所收获。最后，自己的自学能力得到了极大的强化，因为实在有很多知识点不了解，只能逼着自己去上网找相关解读，比如CSDN，去B站找相关视频，课下找相关辅导书，不管如何，自己的自学能力总算有了不小的进步。

  2.自己需要改进的地方：学习的效率有时候确实有些低下，就感觉不知道该往哪走，就胡乱看书，搞了半天，还是啥也不会。感觉自己遇到问题可以多向老师或者同学请教，给自己指明方向，这样自己会节约很多不必要的时间。效率也能提高不少。再就是，相关理性思维能力仍需提高，平时学习中，很多时候自己确实看了想关知识点，但总感觉不是很能完全吃透，很难做到举一反三这类。最后，就是自己在课下学习的时间应该增加，学习还是得靠自己，光靠上课是不够的，自己平时花的时间确实少了，以后，要钻研透，还是得多磨。不管怎样，路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。

 

 

posted @ 2022-01-02 21:54  20202312郭威  阅读(65)  评论(1)  编辑  收藏  举报