20172302 《Java软件结构与数据结构》第一周学习总结

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2018下半年学习总结博客总目录：[第一周](https://www.cnblogs.com/hzy0628/p/9606767.html)

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教材学习内容总结

第一章 概述

1.软件质量

软件工程(Software Engineering)是一门关于高质量软件开发的技术和理论的学科。

软件质量从以下八个方面进行考虑：

• 正确性 按照需求规范所规定的那样处理问题，在很大程度上满足其特定需求
  • 一、程序语法错误。
  • 二、程序对于几组输入数据能够得出满足需要的结果。
  • 三、程序对于精心选择的、典型、苛刻切带有***难性的几组输入数据能够得出满足要求的结果。
  • 四、程序对于一切合法的输入数据都能得到满足要求的结果。
• 可靠性 应尽可能减少发生故障的频率，同时降低发生故障时所造成的损失
• 健壮性 在异常的状态能够对异常进行处理，而非发生异常就造成终止 。当输入的数据非法时，算法应当恰当的做出反应或进行相应处理，而不是产生莫名其妙的输出结果。并且，处理出错的方法不应是中断程序执行，而是应当返回一个表示错误或错误性质的值，以便在更高的抽象层次上进行处理。
• 可用性 软件的使用过程中的难易程度
• 可维护性 对软件部分代码进行修改的难易程度
• 可重用性 软件组件可重用于其他软件系统开发的难易程度
• 可移植性 软件组件在不同计算机环境下使用的难易程度
• 运行效率 在不浪费资源的情况下软件完成其目标的程度

2.数据结构

数据结构：把多个数据按照一定的存储方式,存储起来,称存储方式之为数据结构.
数据的存储方式有很多,数组,队列,链表,栈,哈希表等等. 不同的数据结构,性能是不一样的,比如有的插入比较快,查询比较快,但是删除比较慢. 有的删除比较快,插入比较快,但是查询比较慢. 根据实际操作,合理选择即可.

不同数据结构之间比较

第二章 算法分析

算法分析（analysis of algorithm）是计算机科学的基础，它是从效率角度对算法进行分类。
算法效率通常用CPU的使用时间来表示。

增长函数与大O记法

• 增长函数是表示问题（n）大小与我们希望最优化的值之间的关系，该函数表示了该算法的时间复杂度或空间复杂度。

• 渐进复杂度（asymptotic complexity）称为算法的阶次，随着问题大小的增加时增长函数的一般性质，这一性质取决于该表达式的主项，即n增加时表达式中增长最快的那一项。

• 大O记法：我们将算法具有阶次为n的时间复杂度，记为O（n）。
  

增长函数的比较

• 在给定时间内系统所能处理的最大问题，我们将处理器的速度提高10倍，这时再有系统所能处理的最大问题，见下表

• 各种增长函数之间的比较

  • n 较小时
    
  • n 较大时
    

• 结论：c(常量)<㏒₂n < n < n㏒₂n < n²< n³ < 2ⁿ < 3ⁿ< n!

时间复杂度分析

• 1.循环运行的复杂度分析
  首先确定循环体的阶n，然后乘以循环执行的次数

for (int count = 0; count < n; count++)
{
  // 复杂度为O(1)的步骤系列
}	  

n * O(1) →O(n)

• 2.嵌套循环的复杂度分析
  循环出现嵌套时，循环的复杂度等于内层循环的复杂度乘以外层循环的复杂度

for (int count = 0; count < n; count++)
	for (int count2 = 0; count2 < n; count2++)
	{
	    //复杂度为O(1)步骤系列
	}

内外层循环的复杂度均为O(n),整体的复杂度为O(n²)

• 3.方法调用的复杂度分析

循环体可能包含方法的调用，要确定循环体的阶，需要考虑调用方法的阶

for (int count=0 ;  count<n; count++)
{
Printsum(count);
}

以下是Printsum方法

Public void printsum（int count）
{
Int sum =0;
for(int i=0; i<count; i++)
sum += i;
System.out.println(sum);
}

于是整体的复杂度为O(n²)

时间复杂度的计算规则

• 1. 加法规则
     T(n,m) = T1(n) + T2(n) = O (max ( f(n), g(m) )
• 2. 乘法规则
     T(n,m) = T1(n) * T2(m) = O (f(n) * g(m))
• 3. 一个特例（问题规模为常量的时间复杂度）
     在大O表示法里面有一个特例，如果T1(n) ＝ O(c)， c是一个与n无关的任意常数，T2(n) = O ( f(n) ) 则有T(n) = T1(n) * T2(n) = O ( c*f(n) ) = O( f(n) )。也就是说，在大O表示法中，任何非0正常数都属于同一数量级，记为O(1)。

教材学习中的问题和解决过程

• 可靠性与健壮性之间的关系是什么？

• 可靠性关注的是软件发生故障的频率以及在什么环境下发生故障，而健壮性关注的是软件系统出现故障会发生什么？

系统的健壮性（robustness）也称为系统的坚固性或坚实性，这是衡量一个系统能否从各种出错条件下恢复能力的一种测度。引起出错的条件可以是来自系统内部，也可以是系统外部的。比如：一个健壮的系统可以容许数据输入的错误，也可以允许内部组成部件的故障。虽然在健壮性与可靠性之间有着一定的联系，但是两者是不同的测度。

课后练习题解答

• EX2.1 下列增长函数的阶次是多少？
  a.10n^2+100n+1000 n^2
  b.10n^3-7 n^3
  c.2ⁿ⁺¹⁰⁰ⁿ3 2^n
  d.n^2 ·log(n) n^2 ·log(n)

• EX2.4 请确定下面代码段的增长函数和阶次

for(int count = 0 ; count < n ; count++)  
    for(int count2 = 0 ; count2 < n ; count2 = count2 + 2)
        {
            System.out.println(count,count2);
        }
}

如题，内层循环是n/2，外层循环是n，故增长函数f(n) = n^2 /2，则阶次是O(n^2)。

• EX 2.5 请确定下面代码段的增长函数和阶次

for(int count = 0 ; count < n ; count++)
    for(int count2 = 1 ; count2 < n ; count2 = count2 * 2)
        {
            System.out.println(count,count2);
        }
}

如题，内层循环次数为log(2)n，外层循环次数n，所以增长函数是nlog(2)n，而阶次只与增长函数的最高阶项有关，忽略次项与常数项，故阶次是O(nlog2n)。

结对及互评

• 本周结对学习情况

  • 20172308

  • 博客中值得学习的或问题： 课后练习题完成很认真，解析也比较详细，教材内容总结可增加些内容，侧重对知识的理解部分。

  • 结对学习内容：学习第一章及第二章。

其他（感悟、思考等）

感悟

• 第一周的学习任务比较轻松，学习内容也比较简单。又到了一个新的起点，希望能够保持最开始的状态去学完这一学年，完成好这门课程。

参考资料

• Java中常见数据结构之间的区别
• Java数据结构与算法
• 时间复杂度的计算