实验报告7

《数据结构与面向对象程序设计》实验七报告

课程：《程序设计与数据结构》

班级： 1923

姓名： 杨坤

学号：20192320

实验教师：王自强

实验日期：2020年11月19日

必修/选修： 必修

1.实验内容

1.定义一个Searching和Sorting类，并在类中实现linearSearch,SelectionSort方法，最后完成测试。
要求不少于10个测试用例，提交测试用例设计情况（正常，异常，边界，正序，逆序），用例数据中要包含自己学号的后四位
提交运行结果图。

2.重构你的代码
把Sorting.java Searching.java放入 cn.edu.besti.cs1823.（姓名首字母+四位学号） 包（例如：cn.edu.besti.cs1823.G2301）
把测试代码放test包中
重新编译，运行代码，提交编译，运行的截图（IDEA，命令行两种）

3.参考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
提交运行结果截图

4.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(至少3个)
测试实现的算法（正常，异常，边界）
提交运行结果截图（如果编写多个排序算法，即使其中三个排序程序有瑕疵，也可以酌情得满分）

5.编写Android程序对实现各种查找与排序算法进行测试
提交运行结果截图
推送代码到码云（选做，加分）

2.实验结果与运行截图

sorting代码

package Chapter13;

public class Sorting {


    public void selectionSort(int[] data)
    {
        int min=0;//记录最小的数
        for(int i=0;i<data.length;i++)
        {

            for (int j=i+1;j<data.length;j++)
            {
                if(data[i]>data[j])
                {min=data[j];
                data[j]=data[i];
                data[i]=min;}

            }

        }
        for(int i=0;i<data.length;i++)
        {
            System.out.println("test"+"["+i+"]"+": "+data[i]);
        }
    }
    public void insertSort(int []data)
    {
        int temp;
        int j ;
        for(int i=1;i<data.length;i++)
        {
            temp=data[i];//待插入的数
            for ( j=i-1;j>=0&&data[j]>=temp;j--)
            {
                data[j+1]=data[j];
            }
            data[j+1]=temp;

        }
        for(int i=0;i<data.length;i++)
        {
            System.out.println("test"+"["+i+"]"+": "+data[i]);
        }
    }

    public  void shellSort(int[] data)
    {
        int j = 0;
        int temp = 0;
        //每次将步长缩短为原来的一半
        for (int increment = data.length / 2; increment > 0; increment /= 2)
        {
            for (int i = increment; i < data.length; i++)
            {
                temp = data[i];
                for (j = i; j >= increment&&temp <data[j - increment]; j -= increment)
                {
                    data[j] = data[j - increment];
                }
                data[j] = temp;
            }

        }
        for(int i=0;i<data.length;i++)
        {
            System.out.println("test"+"["+i+"]"+": "+data[i]);
        }
    }
    //快速排序
    public void quickSort(int[] data)
    {
            subQuickSort(data, 0, data.length - 1);
        for(int i=0;i<data.length;i++)
        {
            System.out.println("test"+"["+i+"]"+": "+data[i]);
        }
    }

    private void subQuickSort(int[] data, int start, int end)
    {
        if (start >= end)
        {
                return;
        }
        int middleIndex = subQuickSortCore(data, start, end);
        subQuickSort(data, start, middleIndex - 1);
        subQuickSort(data, middleIndex + 1, end);
    }

    private int subQuickSortCore(int[] data, int start, int end)//返回中轴值
    {
        int middleValue = data[start];
        while (start < end)
        {
            while (data[end] >= middleValue && start < end)
            {
                end--;
            }
            data[start] = data[end];
            while (data[start] <= middleValue && start < end)
            {
                start++;
            }
            data[end] = data[start];
        }
        data[start] = middleValue;
        return start;

    }
    //快速排序2
    public void QuickSort(int[] array,int start,int end)
    {
        if(start<end)
        {
            int key=array[start];//初始化保存基元
            int i=start,j;//初始化i,j
            for(j=start+1;j<=end;j++)
            {
                if(array[j]<key)//如果此处元素小于基元，则把此元素和i+1处元素交换，并将i加1，如大于或等于基元则继续循环
                {
                    int temp=array[j];
                    array[j]=array[i+1];
                    array[i+1]=temp;
                    i++;
                }

            }
            array[start]=array[i];//交换i处元素和基元
            array[i]=key;
            QuickSort(array, start, i-1);//递归调用
            QuickSort(array, i+1, end);

        }



    }




}

search代码

package Chapter13;

import java.util.Arrays;

public class Searching<T> {

    public void   linear(int[] data, int target)
    {
        int count=0;
        for(int i = 0; i < data.length; i++) {
            if(data[i]==target){//如果数据存在
                count++;
                System.out.println("找到目标数的下标："+i);//返回数据所在的下标，也就是位置
            }
        }
        if (count==0)
            System.out.println("没有找到目标数");
        else
            System.out.println("共有"+count+"个");
    }
    public void binarySearch(int[] data,int target)
    {
        int count=0;
        int low,high,mid;
        low=0;
        high=data.length-1;

        while (low<=high)
        {
            mid=(low+high)/2;
            if(data[mid]==target)
            { count++;
                System.out.println("找到目标数的下标："+mid);
                break;//不加这个会死循环
            }
            else if (data[mid]>target)
            {
                high=mid-1;
            }
            else
                low=mid+1;
        }
        if (count==0)
            System.out.println("没有找到目标数");
        else
            System.out.println("共有"+count+"个");

    }
    //使用递归
    public  int binSearch(int srcArray[], int start, int end, int target) {
        int mid = (end - start) / 2 + start;
        if (srcArray[mid] == target) {
            return mid;
        }
        if (start >= end) {
            return -1;
        } else if (target > srcArray[mid]) {
            return binSearch(srcArray, mid + 1, end, target);
        } else if (target < srcArray[mid]) {
            return binSearch(srcArray, start, mid - 1, target);
        }
        return -1;
    }
    //插值查找
    public    int insertSearch(int []data,int  left,int right,int target){
        //注意，不然mid可能会越界
        if(left>right || target<data[0] ||target>data[data.length-1]){
            return -1;
        }

        int mid = left +(right - left) * (target - data[left])/ (data[right] -data[left]);
        int midVal =data[mid];
        if(target > midVal){//向右递归
            return insertSearch(data, mid+1, right, target);

        }else if(target < midVal){//向左递归
            return insertSearch(data, left, mid-1, target);
        }else {
            return mid;
        }
    }
    //创建斐波那契函数
    //斐波那契数列
    public static int[] fib(int []data) {
        int[] f = new int[data.length];
        f[0] = 1;
        f[1] = 1;
        for (int i = 2; i < data.length; i++) {
            f[i] = f[i - 1] + f[i - 2];
        }
        return f;
    }
    //斐波那契查找
    public  int fibSearch(int[] a, int target) {
        int low = 0;
        int high = a.length - 1;
        int k = 0;
        int mid = 0;
        int f[] = fib(a);
        while (high > f[k] - 1) {
            k++;
        }
        int[] temp = Arrays.copyOf(a, f[k]);
        for (int i = high + 1; i < temp.length; i++) {
            temp[i] = a[high];
        }
        while (low <= high) {
            mid = low + f[k - 1] - 1;
            if (target < temp[mid]) {
                high = mid - 1;
                k--;
            } else if (target > temp[mid]) {
                low = mid + 1;
                k -= 2;
            } else {
                if (mid <= high) {
                    return mid;
                } else {
                    return high;
                }
            }
        }
        return -1;
    }
}

测试代码：

package Chapter13;

import java.util.Stack;

public class SearchSortTest {
    public static void main(String[] args) {

       int []test=new int[10];
       test[0]=1;
        test[1]=1;
        test[2]=1;
        test[3]=1;
        test[4]=1;
        test[5]=1;
        test[6]=2;
        test[7]=3;
        test[8]=2;
        test[9]=0;

     /* Searching searching=new Searching();
     System.out.println("线性查找： ");
        searching.linear(test, 1);
       Sorting sorting=new Sorting();
        sorting.selectionSort(test);
        System.out.println("二分查找： ");
        searching.binarySearch(test, 2);
     System.out.println("递归二分查找： ");
        System.out.println("找到目标数的下标："+searching.binSearch(test, 0, test.length-1, 1));
     System.out.println("插值查找： ");
        System.out.println("找到目标数的下标："+searching.insertSearch(test, 0, test.length-1, 1));
     System.out.println("斐波那契查找： ");
     System.out.println("找到目标数的下标："+ searching.fibSearch(test,3));

     *//*Sorting sorting=new Sorting();*//*
        System.out.println("希尔排序： ");
     sorting.shellSort(test);
        *//*Sorting sorting=new Sorting();*//*
        System.out.println("直接插入排序： ");
        sorting.insertSort(test);*/
        Sorting sorting=new Sorting();
        System.out.println("快速排序: ");
        sorting.QuickSort(test,0, test.length-1);
        for(int i=0;i<test.length;i++)
        {
            System.out.println("test"+"["+i+"]"+": "+test[i]);
        }
        }
}

截图：

3.实验心得体会

自身的自学能力还要提升，大多数的实验代码都在同学的帮助下完成，在运到困难时，容易感到沮丧，还要多锻炼自己。平时也要多加练习。
这是一个新的软件，一切都是陌生的，在遇到这种问题的时候，多上网搜集资料是非常必要的，同时多家运用学习的app在上面观看相关的视频能够更好的掌握