20172313 2018-2019-1 《程序设计与数据结构》实验三报告

20172313 2018-2019-1 《程序设计与数据结构》实验三报告

课程：《程序设计与数据结构》
班级： 1723
姓名： 余坤澎
学号：20172313
实验教师：王志强
实验日期：2018年11月20日
必修/选修： 必修

1.实验内容

• 实验一 定义一个Searching和Sorting类，并在类中实现linearSearch（教材P162 ）,SelectionSort方法（P169），最后完成测试。要求很多于10个测试用例，提交测试用例设计状况（正常，异常，边界，正序，逆序），用例数据中要包含本身学号的后四位提交运行结果图。
• 实验二 重构你的代码把Sorting.java Searching.java放入 cn.edu.besti.cs1723.（姓名首字母+四位学号） 包中（例如：cn.edu.besti.cs1723.G2301）把测试代码放test包中
  从新编译，运行代码，提交编译，运行的截图（IDEA，命令行两种）
• 实验三 参考http://www.cnblogs.com/maybe2030/p/4715035.html 在Searching中补充查找算法并测试提交运行结果截图
• 实验四 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
• 实验五 编写Android程序对各类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。

2. 实验过程及结果

实验一

• 实验一大致上来讲没有什么难度，相应的代码在以前也有练习过，实验一主要是用来复习Junit测试，在进行Junit测试的时候要注意测试用例的设计，要囊括各类状况：正常、异常、边界、正序、逆序。以确保代码的正确性。
  
  

实验二

• 实验二重构代码只是将代码放到其余的包中，在IDEA下运行只须要简单的拖拉，复制粘贴便可完成，在命令行下实现花了一番功夫，过久没有在Linux下进行代码的编写，指令也有些忘记，复习了Linux的操做后，实验二也就OK了！
  

实验三

• 实验三的难度有所增长，其余的查找算法以前也有写过，这里主要是斐波那契查找比较陌生，这种查找的精髓在于采用最接近查找长度的斐波那契数值来肯定拆分点，也就是利用到了黄金比例。详细的代码分析和理解在下文的实验问题中将会提到。

//斐波那契查找
    public int fbSearch(int[] array, int a) {
        if (array == null || array.length == 0) {
            return -1;
        } else {
            int length = array.length;
            int[] fb = makeFbArray(length + 2);
            int k = 0;
            while (length > fb[k] - 1) {// 找出数组的长度在斐波数列（减1）中的位置，将决定如何拆分
                k++;
            }
            int[] temp = Arrays.copyOf(array, fb[k] - 1);
            for (int i = length; i < temp.length; i++) {
                if (i >= length) {
                    temp[i] = array[length - 1];
                }
            }
            int low = 0;
            int hight = array.length - 1;
            while (low <= hight) {
                int middle = low + fb[k - 1] - 1;
                if (temp[middle] > a) {
                    hight = middle - 1;
                    k = k - 1;
                } else if (temp[middle] < a) {
                    low = middle + 1;
                    k = k - 2;
                } else {
                    if (middle <= hight) {
                        return middle;// 此时mid即为查找到的位置
                    } else {
                        return hight;// 此时middle的值已经大于hight,进入扩展数组的填充部分,即最后一个数就是要查找的数。
                    }
                }
            }
            return -1;
        }
    }

    //生成一个指定长度的斐波数列
    public int[] makeFbArray(int length) {
        int[] array = null;
        if (length > 2) {
            array = new int[length];
            array[0] = 1;
            array[1] = 1;
            for (int i = 2; i < length; i++) {
                array[i] = array[i - 1] + array[i - 2];
            }
        }
        return array;
    }

实验四

• 实验四要求实现补充课上所讲的排序方法，我在这里的主要思路就是每次找到最小值依次进行输出，最后获得排序好的结果。实验四也就完成了。
  

实验五

• 要求使用android studio进行测试，由于期末做业的缘故，因此对android studio的操做也进行了复习，因此在代码从IDEA移植到android studio并设计了图形界面没什么困难和问题。
  
  

实验过程当中遇到的问题和解决过程

• 问题一：在作实验三的时候对斐波那契查找比较陌生，不是很是明白他的具体操做步骤。

• 问题一解决方案：既然是斐波那契查找法，咱们首先须要知道斐波那契数列到底是什么。

  斐波那契数列（Fibonacci sequence），又称黄金分割数列、因数学家列昂纳多·斐波那契（Leonardoda Fibonacci）以兔子繁殖为例子而引入，故又称为“兔子数列”，指的是这样一个数列：一、一、二、三、五、八、1三、2一、3四、……在数学上，斐波纳契数列以以下被以递归的方法定义：F(0)=1，F(1)=1, F(n)=F(n-1)+F(n-2)（n>=2，n∈N*）

通俗的来说，就是从第3个数开始，每个数都等于它前面的两个数的和，而斐波那契查找则正是利用了它的性质，前一个数除以相邻的后一个数，比值无限接近黄金分割。如今假设咱们有这样一个数列，它的长度为9（数值任意），则它对应的斐波那契数列为{1，1，2，3，5，8，13，21，34}（长度要大于等于9），大于9且最接近9的斐波那契数值是f[6]=13，为了知足所谓的黄金分割，因此它的第一个拆分点应该就是f[6]的前一个值f[5]=8，即待查找数组array的第8个数，对应到下标就是array[7]，依次类推。推演到通常状况，假设有待查找数组array[n]和斐波那契数组F[k],而且n知足n>=F[k]-1&&n < F[k+1]-1，则它的第一个拆分点middle=F[k]-1。若是n恰好等于F[k]-1,待查找数组恰好拆成F[k-1]和F[k-2]两部分；然而大多数状况并不能尽人意，n会小于F[k]-1,这时候咱们须要使用补齐，用最大的数来填充F[k-2]的残缺部分，若是查找的位置落到补齐的部分，那就能够肯定要找的那个数就是最后一个最大的了。

其余

  此次实验整体上来讲难度不大，不少都是以前联系过的内容，在此次实验中主要是复习了Juni测试，命令行使用以及androidstudio的使用。在此次实验中仍是发现了本身的不足，没有对以往的内容进行很好的复习。但愿在此次认识到本身的不足后可以加以改正，在之后的学习生活中继续进步。

参考资料

• 算法--查找--斐波那契查找
• 斐波那契数列