20182307 2019-2020-1 《数据结构与面向对象程序设计》实验八报告

20182307 2019-2020-1 《数据结构与面向对象程序设计》实验八报告

课程：《程序设计与数据结构》
班级： 1823
姓名： 陆彦杰
学号：20182307
实验教师：王志强
实验日期：2019年9月23日
必修/选修： 必修

目录

• 20182307 2019-2020-1 《数据结构与面向对象程序设计》实验八报告
  • 1.实验内容
  • 2. 实验过程及结果
    • 链树LinkedBinaryTree的实现
    • 中序先序序列构建二叉树
    • 设计并实现一棵决策树
    • 表达式树
  • 3. 实验过程中遇到的问题和解决过程
  • 其他（感悟、思考等）
  • 参考资料

1.实验内容

• 参考教材PP16.1,完成链树LinkedBinaryTree的实现（getRight,contains,toString,preorder,postorder）
  • 用JUnit或自己编写驱动类对自己实现的LinkedBinaryTree进行测试，提交测试代码运行截图，要全屏，包含自己的学号信息
  • 课下把代码推送到代码托管平台
• 基于LinkedBinaryTree，实现基于（中序，先序）序列构造唯一一棵二㕚树的功能，比如给出中序HDIBEMJNAFCKGL和后序ABDHIEJMNCFGKL,构造出附图中的树
  • 用JUnit或自己编写驱动类对自己实现的功能进行测试，提交测试代码运行截图，要全屏，包含自己的学号信息
  • 课下把代码推送到代码托管平台
• 自己设计并实现一颗决策树
  • 提交测试代码运行截图，要全屏，包含自己的学号信息
  • 课下把代码推送到代码托管平台
• 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（如果没有用树，正常评分。如果用到了树，即使有小的问题，也酌情给满分）
  • 提交测试代码运行截图，要全屏，包含自己的学号信息

2. 实验过程及结果

链树LinkedBinaryTree的实现

• 实验目的：补全教材中LinkedBinaryTree类的方法(getRight,contains,isEmpty,toString,preorder,postorder),以及BTnode类的方法(preorder,postorder)
• 实验思路：
  • 根据类中已经存在的方法补全剩余的方法，如getRight可以参考getLeft，preorder,postorder可以参考inorder。而剩下的contains,isEmpty则可以通过调用BTnode中的方法来完成。
    
• 测试结果
  

中序先序序列构建二叉树

• 实验目的：根据已知的先序与中序序列，构建唯一二叉树
• 实验思路：
  • 程序的基本原理是已知先序和中序、中序和后序可以确立一棵唯一二叉树。而已知先序和后序是不能确定的，因为左右子树可能不同。
  • 构建的基本思想：先序序列的第一个结点肯定是根节点，所以先在中序序列中找到相同的根节点，以它为划分左右分别为左右子树。
  • 再进行相似的步骤，先序序列的第二个元素就是左子树的第一个节点，再在中序序列中以它为中心划分左右子树，以此类推。
  • 构建完左边的整个子树后，以相同的原理构建右子树。
    
• 代码示例:

public BTNode construct(char[] pre, char[] in){
      if (pre.length == 0 || in.length == 0) {
         return null;
      }
      BTNode<Character> tree = new BTNode<Character>(pre[0]);
      int index = search(0, in.length, in, tree.getElement());
      tree.setLeft(construct(Arrays.copyOfRange(pre, 1, index + 1), Arrays.copyOfRange(in, 0, index)));
      tree.setRight(construct(Arrays.copyOfRange(pre, index + 1, pre.length),
              Arrays.copyOfRange(in, index + 1, in.length)));
      return tree;
   }
   
public int search(int start, int end, char[] inOrders, char data) {
      for (int i = start; i < end; i++) {
         if (data == inOrders[i]) {
            return i;
         }
      }
      return -1;
   }

设计并实现一棵决策树

• 实验目的：决策树的实现
• 实验思路：
  • 学习教材中的BackPainAnalyzer类与BackPainExpert类，模仿设计一棵简单的决策树
    

表达式树

• 实验目的：使用树将中缀表达式转换为后缀表达式
• 实验思路：先通过中缀表达式构建出一棵树，然后以后序遍历这棵树，得到的就是后缀表达式
  

3. 实验过程中遇到的问题和解决过程

• 问题1：教材代码中的ArrayIterator类无法识别

  • 原因分析：Iterator模式是用于遍历集合类的标准访问方法。它可以把访问逻辑从不同类型的集合类中抽象出来，从而避免向客户端暴露集合的内部结构.每一种集合类返回的Iterator具体类型可能不同，例如setArray(array)就返回ArrayIterator
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  • 解决方案：修改方法的定义类型为ArrayList

• 问题2：设计决策树的时候，无法按变量命名顺序赋值

  • 原因分析：决策树的设计是自底向上的，所以要先定义决策树的叶子节点，然后再根据设计连接左右子树。所以如果变量赋值不按顺序是正常的。
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  • 解决方案：按照自底向上的顺序定义变量并赋值

• 问题3：测试代码中预期与实际显示相同却报错

  • 原因分析：类型不同，调用方法后输出的结果不是预期中设计的字符串型
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  • 解决方案：在对象调用完方法后，再调用toString()方法，例如e.inorder().toString()

其他（感悟、思考等）

• 树是一个比较难掌握的数据结构，虽然上学期在离散课上接触过了，但知识掌握程度还停留在理论方面，真正代码实现的时候——特别是许多方法涉及递归算法的时候——我觉得还是很困难的，需要更多的实践去练习。

参考资料

• 《Java程序设计与数据结构教程（第二版）》

• 《Java程序设计与数据结构教程（第二版）》学习指导