20172311《程式設計與資料結構》第八週學習總結
20172311《程式設計與資料結構》第八週學習總結
教材學習內容總結
第十二章 優先佇列與堆
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元素新增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，且它要麼是h層左邊的下一個空位置，要麼是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）
- 優先順序佇列就是遵循兩個排序規則的集合。首先，具有更高優先順序的專案在先。第二，具有相同優先順序的專案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順序佇列，按照優先順序對堆排序完成了第一次排序（高優先順序的在先），同時對具有相同優先順序專案的先進先出排序進行操縱
- 雖然最小堆根本就不是一個佇列，但它卻提供了一個高效的優先順序佇列實現
- 用連結串列實現堆時，因為我們要求在插入元素後能夠向上遍歷該樹，所以堆中結點必須儲存指向其雙親的指標
堆排序由兩部分構成：新增列表的每一個元素，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、堆疊之間有何聯絡和區別
- 問題解決方案：
1.堆：什麼是堆？又該怎麼理解呢？
①堆通常是一個可以被看做一棵樹的陣列物件。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堆是在程式執行時，而不是在程式編譯時，申請某個大小的記憶體空間。即動態分配記憶體，對其訪問和對一般記憶體的訪問沒有區別。
③堆是應用程式在執行的時候請求作業系統分配給自己記憶體，一般是申請/給予的過程。
④堆是指程式執行時申請的動態記憶體，而棧只是指一種使用堆的方法(即先進後出)。
2.棧：什麼是棧？又該怎麼理解呢？
①棧（stack）又名堆疊，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)是作業系統在建立某個程序時或者執行緒（在支援多執行緒的作業系統中是執行緒）為這個執行緒建立的儲存區域，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.堆疊：什麼是堆疊？又該怎麼理解呢？
注意：其實堆疊本身就是棧，只是換了個抽象的名字。
堆疊的特性： 最後一個放入堆疊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)佇列。 堆疊中定義了一些操作。 兩個最重要的是PUSH和POP。 PUSH操作在堆疊的頂部加入一 個元素。POP操作相反， 在堆疊頂部移去一個元素， 並將堆疊的大小減一。
4.堆、棧區別總結：
1.堆疊空間分配
①棧（作業系統）：由作業系統自動分配釋放 ，存放函式的引數值，區域性變數的值等。其操作方式類似於資料結構中的棧。
②堆（作業系統）： 一般由程式設計師分配釋放， 若程式設計師不釋放，程式結束時可能由OS回收，分配方式倒是類似於連結串列。
2.堆疊快取方式
①棧使用的是一級快取， 他們通常都是被呼叫時處於儲存空間中，呼叫完畢立即釋放。
②堆則是存放在二級快取中，生命週期由虛擬機器的垃圾回收演算法來決定（並不是一旦成為孤兒物件就能被回收）。所以呼叫這些物件的速度要相對來得低一些。
3.堆疊資料結構區別
①堆（資料結構）：堆可以被看成是一棵樹，如：堆排序。
②棧（資料結構）：一種先進後出的資料結構。
程式碼除錯中的問題和解決過程
- 問題1：pp11.9在測試時出現空指標異常，如下：
報錯的removeMin方法如下：
問題1解決方案：通過單步除錯發現是removeMin方法有問題，改正的程式碼及執行結果如下:
問題2：pp12.1addElement方法一直有問題，如下：
問題2解決方案：通過仔細檢視報錯資訊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：
程式碼託管
上週考試錯題總結
- 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
- 本週結對學習情況
本週主要對優先佇列和堆進行了學習，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！
感想
消除惰性！繼續努力！努力！再努力！
學習進度條
| 程式碼行數（新增/累積） | 部落格量（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 | |
| 第一週 | 0/0 | 1/1 | 4/4 | |
| 第二週 | 464/464 | 1/2 | 10/14 | 理解掌握了用陣列和連結串列實現棧的方法 |
| 第三週 | 494/958 | 1/3 | 10/24 | 理解掌握了用陣列和連結串列實現佇列的方法 |
| 第四周 | 1629/2587 | 2/5 | 20/44 | 對用連結串列和陣列實現列表進行了學習 |
| 第五週 | 856/3443 | 2/7 | 15/59 | 較為深入的學習了查詢和排序方法的實現 |
| 第六週 | 668/4111 | 1/8 | 20/79 | 學習了鏈式二叉樹的實現 |
| 第七週 | 900/5011 | 1/9 | 15/99 | 對二叉查詢樹進行了較為深入的學習 |
| 第八週 | 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！沖沖衝！