20172315 2018-2019-1 《程序设计与数据结构》实验二报告

20172315 2018-2019-1 《程序设计与数据结构》实验二报告

课程：《程序设计与数据结构》
班级： 1723
姓名： 胡智韬
学号：20172315
实验教师：王志强
实验日期：2018年11月2日
必修/选修： 必修

1.实验内容

实验二-1-实现二叉树

参考教材p212,完成链树LinkedBinaryTree的实现（getRight,contains,toString,preorder,postorder）

用JUnit或本身编写驱动类对本身实现的LinkedBinaryTree进行测试，提交测试代码运行截图，要全屏，包含本身的学号信息

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实验二 树-2-中序先序序列构造二叉树

基于LinkedBinaryTree，实现基于（中序，先序）序列构造惟一一棵二㕚树的功能，好比给出中序HDIBEMJNAFCKGL和后序ABDHIEJMNCFGKL,构造出附图中的树

用JUnit或本身编写驱动类对本身实现的功能进行测试，提交测试代码运行截图，要全屏，包含本身的学号信息

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实验二 树-3-决策树

本身设计并实现一颗决策树

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实验二 树-4-表达式树

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（若是没有用树，则为0分）

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实验二 树-5-二叉查找树

完成PP11.3

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实验二 树-6-红黑树分析

参考http://www.cnblogs.com/rocedu/p/7483915.html对Java中的红黑树（TreeMap，HashMap）进行源码分析，并在实验报告中体现分析结果。
（C:\Program Files\Java\jdk-11.0.1\lib\src\java.base\java\util）
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2. 实验过程及结果

实验（1）

实验（2）

实验（3）

实验（4）

实验（5）

实验（6）

hashmap：

Entry是HashMap中的一个静态内部类。代码以下

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final K key;
        V value;
        Entry<K,V> next;//存储指向下一个Entry的引用，单链表结构
        int hash;//对key的hashcode值进行hash运算后获得的值，存储在Entry，避免重复计算

        /**
         * Creates new entry.
         */
        Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
            value = v;
            next = n;
            key = k;
            hash = h;
        }

简单来讲，HashMap由数组+链表组成的，数组是HashMap的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的，若是定位到的数组位置不含链表（当前entry的next指向null）,那么对于查找，添加等操做很快，仅需一次寻址便可；若是定位到的数组包含链表，对于添加操做，其时间复杂度为O(n)，首先遍历链表，存在即覆盖，不然新增；对于查找操做来说，仍需遍历链表，而后经过key对象的equals方法逐一比对查找。因此，性能考虑，HashMap中的链表出现越少，性能才会越好。

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
　　　　　//此处对传入的初始容量进行校验，最大不能超过MAXIMUM_CAPACITY = 1<<30(230)
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                               initialCapacity);
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                               loadFactor);

        this.loadFactor = loadFactor;
        threshold = initialCapacity;
　　　　　
        init();//init方法在HashMap中没有实际实现，不过在其子类如 linkedHashMap中就会有对应实现
    }

从上面这段代码咱们能够看出，在常规构造器中，没有为数组table分配内存空间（有一个入参为指定Map的构造器例外），而是在执行put操做的时候才真正构建table数组

treemap：

在详细介绍TreeMap的代码以前，咱们先创建一个总体概念。
TreeMap是经过红黑树实现的，TreeMap存储的是key-value键值对，TreeMap的排序是基于对key的排序。
TreeMap提供了操做“key”、“key-value”、“value”等方法，也提供了对TreeMap这颗树进行总体操做的方法，如获取子树、反向树。
1 默认构造函数

public TreeMap() {
    comparator = null;
}

2 带比较器的构造函数

public TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {
    this.comparator = comparator;
}

3 带Map的构造函数，Map会成为TreeMap的子集

public TreeMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    comparator = null;
    putAll(m);
}

该构造函数会调用putAll()将m中的全部元素添加到TreeMap中。putAll()源码以下：

public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet())
        put(e.getKey(), e.getValue());
}

从中，咱们能够看出putAll()就是将m中的key-value逐个的添加到TreeMap中。
4 带SortedMap的构造函数，SortedMap会成为TreeMap的子集

public TreeMap(SortedMap<K, ? extends V> m) {
    comparator = m.comparator();
    try {
        buildFromSorted(m.size(), m.entrySet().iterator(), null, null);
    } catch (java.io.IOException cannotHappen) {
    } catch (ClassNotFoundException cannotHappen) {
    }
}

该构造函数不一样于上一个构造函数，在上一个构造函数中传入的参数是Map，Map不是有序的，因此要逐个添加。
而该构造函数的参数是SortedMap是一个有序的Map，咱们经过buildFromSorted()来建立对应的Map。

3. 实验过程当中遇到的问题和解决过程

• 问题1：在作实验4时不知道该如何写

• 问题1解决方案：能够利用二叉树求得后缀表达式，首先利用中缀表达式构造二叉树，数字是叶子节点，操做符为根节点。每次找到“最后计算”的运算符，做为当前根节点，运算符左侧表达式做为左节点，右侧表达式做为右节点，而后递归处理(http://www.xuebuyuan.com/388108.html)。9+（3-1）*3+10/2对应的二叉树的构造过程以下图所示：
  
  此二叉树作后序遍历就获得了后缀表达式。

参考资料

• 蓝墨云
• 实验二
• Java Collections API源码分析
• 中缀表达式转后缀表达式---栈--二叉树---四则运算