20172310《程序設計與數據結構》（下）實驗二：二叉樹實驗報告
報告封面
- 課程：《軟件結構與數據結構》
- 班級： 1723
- 姓名： 仇夏
- 學號：20172310
- 實驗教師：王志強老師
- 實驗日期：2018年11月7日-2018年11月日
- 必修選修： 必修
實驗二-1-實現二叉樹
實驗要求內容
參考教材p212,完成鏈樹LinkedBinaryTree的實現（getRight,contains,toString,preorder,postorder）
用JUnit或自己編寫驅動類對自己實現的LinkedBinaryTree進行測試，提交測試代碼運行截圖，要全屏，包含自己的學號信息
課下把代碼推送到代碼托管平台
實驗過程及結果
鏈樹LinkedBinaryTree其實課本上已經有基本的框架代碼了，要自己編寫的就是getRight,contains,toString,preorder,postorder這些代碼。
getRight和getLeft編寫的時候其實時遇到了一些問題，最后換了上述的寫法。
實驗二樹-2-中序先序序列構造二叉樹
實驗要求內容
基於LinkedBinaryTree，實現基於（中序，先序）序列構造唯一一棵二㕚樹的功能，比如給出中序HDIBEMJNAFCKGL和后序ABDHIEJMNCFGKL,構造出附圖中的樹
用JUnit或自己編寫驅動類對自己實現的功能進行測試，提交測試代碼運行截圖，要全屏，包含自己的學號信息
課下把代碼推送到代碼托管平台
實驗過程及結果
(我現在覺得自己的腦子快要氣死了，現在是11月19號，我在寫實驗三的博客時，以實驗二的博客作為模板，結果直接在上面對實驗1和2進行了更改，還沒有發現什么不對，直接保存了，而且還沒有備份。我的人生，一片灰暗，啊啊啊啊啊ε＝ε＝ε＝(#>д<)ﾉ，只好重寫了一遍，但是當時的有些圖片已經找不到了了，所以接下來的圖是藍墨雲中找回來的)。
- 先來看中序和后序遍歷構造出一棵樹的思路。
- 結果：
實驗二 樹-3-決策樹
實驗要求內容
自己設計並實現一顆決策樹
提交測試代碼運行截圖，要全屏，包含自己的學號信息
課下把代碼推送到代碼托管平台
實驗過程及結果
- 實驗三是仿照背部疼痛診斷器來寫的，只要看懂了背部疼痛診斷器就很好寫
實驗二 樹-4-表達式樹
實驗要求內容
輸入中綴表達式，使用樹將中綴表達式轉換為后綴表達式，並輸出后綴表達式和計算結果（如果沒有用樹，則為0分）
提交測試代碼運行截圖，要全屏，包含自己的學號信息
課下把代碼推送到代碼托管平台
實驗過程及結果
在課本第十章編寫了一個表達式樹的類，其中的思路就是操作數一個棧，操作符一個棧來構造一棵二叉樹。這個實驗的思路就是一樣利用表達式樹的原理，
將輸入的中綴表達式讀取構建一棵二叉樹，想要變成后綴表達式，其實就是將這顆二叉樹后序遍歷輸出。
關鍵代碼為：
ExpressionTree operand1,operand2;
char operator;
String tempToken;
Scanner parser = new Scanner(expression);
while(parser.hasNext()){
tempToken = parser.next();
operator=tempToken.charAt(0);
if ((operator == '+') || (operator == '-') || (operator=='*') ||
(operator == '/')){
if (ope.empty())
ope.push(tempToken);//當儲存符號的棧為空時，直接進棧
else{
String a =ope.peek()+"";
if (((a.equals("+"))||(a.equals("-")))&&((operator=='*')||(operator=='/')))
ope.push(tempToken);//當得到的符號的優先級大於棧頂元素時，直接進棧
else {
String s = String.valueOf(ope.pop());
char temp = s.charAt(0);
operand1 = getOperand(treeExpression);
operand2 = getOperand(treeExpression);
treeExpression.push(new ExpressionTree
(new ExpressionTreeOp(1, temp, 0), operand2, operand1));
ope.push(operator);
}//當得到的符號的優先級小於棧頂元素或者優先級相同時時，數字棧出來兩個運算數，形成新的樹進棧
}
}
else
treeExpression.push(new ExpressionTree(new ExpressionTreeOp
(2,' ',Integer.parseInt(tempToken)), null, null));
}
while(!ope.empty()){
String a = String.valueOf(ope.pop());
operator = a.charAt(0);
operand1 = getOperand(treeExpression);
operand2 = getOperand(treeExpression);
treeExpression.push(new ExpressionTree
(new ExpressionTreeOp(1, operator, 0), operand2, operand1));
}
return treeExpression.peek();
}
public String getTree()
{
return (treeExpression.peek()).printTree();
}
public int getResult(){
return treeExpression.peek().evaluateTree();
}
public String PostOrder(){
Iterator iterator = treeExpression.peek().iteratorPostOrder();
String result="";
for (;iterator.hasNext();)
result +=iterator.next()+" ";
return result;
}
實驗二 樹-5-二叉查找樹
實驗要求內容
完成PP11.3,對於二叉查找樹的鏈表實現，請實現removeMax、findMin和findMax等操作。
提交測試代碼運行截圖，要全屏，包含自己的學號信息
課下把代碼推送到代碼托管平台
實驗過程及結果
public T removeMin() throws EmptyCollectionException
{
T result = null;
if (isEmpty())
throw new EmptyCollectionException("LinkedBinarySearchTree");
else
{
//如果根元素沒有左孩子，根就是最小的元素，根元素變為原根元素的右孩子
if (root.left == null)
{
result = root.element;
root = root.right;
}
//如果根有左孩子
else
{
BinaryTreeNode<T> parent = root;
BinaryTreeNode<T> current = root.left;
while (current.left != null)
{
parent = current;
current = current.left;
}
result = current.element;
parent.left = current.right;
}
modCount--;
}
return result;
}
public T removeMax() throws EmptyCollectionException
{
T result = null;
if (isEmpty())
throw new EmptyCollectionException("LinkedBinarySearchTree");
else
{
//如果沒有右孩子
if (root.right == null)
{
result = root.element;
root = root.left;
}
//如果有右孩子
else
{
BinaryTreeNode<T> parent = root;
BinaryTreeNode<T> current = root.right;
while (current.right != null)
{
parent = current;
current = current.right;
}
result = current.element;
parent.right = current.left;
}
modCount--;
}
return result;
}
public T findMin() throws EmptyCollectionException
{
T result = null;
if (isEmpty())
throw new EmptyCollectionException("LinkedBinarySearchTree");
else
{
if (root.left == null)
{
result = root.element;
}
else
{
BinaryTreeNode<T> parent = root;
BinaryTreeNode<T> current = root.left;
while (current.left != null)
{
parent = current;
current = current.left;
}
result = current.element;
}
}
return result;
}
public T findMax() throws EmptyCollectionException
{
T result = null;
if (isEmpty())
throw new EmptyCollectionException("LinkedBinarySearchTree");
else {
if (root.right == null)
{
result = root.element;
}
else
{
BinaryTreeNode<T> parent = root;
BinaryTreeNode<T> current = root.right;
while (current.right != null)
{
parent = current;
current = current.right;
}
result = current.element;
}
}
return result;
}
實驗二 樹-6-紅黑樹分析
實驗要求內容
參考http://www.cnblogs.com/rocedu/p/7483915.html對Java中的紅黑樹（TreeMap，HashMap）進行源碼分析，並在實驗報告中體現分析結果。
（C:\Program Files\Java\jdk-11.0.1\lib\src\java.base\java\util）
實驗過程及結果
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學習的資料：Java Collections API源碼分析
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Java中紅黑樹的分析：
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TreeMap 是什么？
TreeMap 是一個有序的key-value集合，它是通過紅黑樹實現的。
TreeMap 繼承於AbstractMap，所以它是一個Map，即一個key-value集合。
TreeMap 實現了NavigableMap接口，意味着它支持一系列的導航方法。比如返回有序的key集合。
TreeMap 實現了Cloneable接口，意味着它能被克隆。
TreeMap 實現了java.io.Serializable接口，意味着它支持序列化。
TreeMap基於紅黑樹（Red-Black tree）實現。該映射根據其鍵的自然順序進行排序，或者根據創建映射時提供的 Comparator 進行排序，具體取決於使用的構造方法。
TreeMap的基本操作 containsKey、get、put 和 remove 的時間復雜度是 log(n) 。
另外，TreeMap是非同步的。 它的iterator 方法返回的迭代器是fail-fastl的。
這是大多數參考資料上給出的關於TreeMap的簡介，但是里面還涉及到了很多的其他的有關概念，所以不太好理解,我也翻看了一些資料，在上面點擊就可以查看。關於代碼的理解可以看一下Java 集合系列12之 TreeMap詳細介紹(源碼解析)和使用示例
- Hashmap是什么？Java 集合系列10之 HashMap詳細介紹(源碼解析)和使用示例
HashMap 是一個散列表，它存儲的內容是鍵值對(key-value)映射。
HashMap 繼承於AbstractMap，實現了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口。
HashMap 的實現不是同步的，這意味着它不是線程安全的。它的key、value都可以為null。此外，HashMap中的映射不是有序的。
HashMap 的實例有兩個參數影響其性能：“初始容量” 和 “加載因子”。容量 是哈希表中桶的數量，初始容量 只是哈希表在創建時的容量。加載因子 是哈希表在其容量自動增加之前可以達到多滿的一種尺度。當哈希表中的條目數超出了加載因子與當前容量的乘積時，則要對該哈希表進行 rehash 操作（即重建內部數據結構），從而哈希表將具有大約兩倍的桶數。
通常，默認加載因子是 0.75, 這是在時間和空間成本上尋求一種折衷。加載因子過高雖然減少了空間開銷，但同時也增加了查詢成本（在大多數 HashMap 類的操作中，包括 get 和 put 操作，都反映了這一點）。在設置初始容量時應該考慮到映射中所需的條目數及其加載因子，以便最大限度地減少 rehash 操作次數。如果初始容量大於最大條目數除以加載因子，則不會發生 rehash 操作。
- HashMap和TreeMap最本質的區別：
HashMap通過hashcode方法對其內容進行快速查找，而 TreeMap中所有的元素都保持着某種固定的順序，如果你需要得到一個有序的結果你就應該使用TreeMap，因為HashMap中元素的排列順序是不固定的。
實驗過程中遇到的問題和解決過程
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問題一：在實驗二—2中，想要用迭代的方式繼續處理左右子樹，但是估計是參數寫錯了，於是出現了這樣的錯誤。
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問題一的解決方案：形參的編寫一定要仔細，不然就很可能得不到正確的結果。肉眼難以找出自己的思路錯誤，於是進行了代碼調試。
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問題二：在實驗二 樹-4-表達式樹中寫的方法最開始是對於“/”操作符的放入是有問題的，就像：
所以判斷是下面這段代碼放入操作符的時候出現了問題。
if (((ope.peek().equals("+"))||(ope.peek().equals("-")))&&((operator=='*')||(operator=='/')))
ope.push(tempToken);
於是進行調試
- 問題二的解決方法：其實這個問題我之前一直都沒有想明白，多虧了我機智聰明的隊友，他又對代碼進行了思考和調試，在他的指導下，我才發現錯誤的地方是
其他（感悟、思考等）
這次的實驗有簡單的也有困難的，發現自己有時候的思路真的挺奇葩的。對於第六個那種純看文字學習的實驗我有些轉不動腦子，平常自學其實都用的是紙質課本，可以在上面勾勾畫畫，但看電腦我的思維就很容易跑偏，所以看了好幾遍第六個實驗，看來以后還是要多克服克服這種思維不集中的問題，提高一下學習的效率。還有要感謝一下隊友的幫助，不然問題都還解決不了。