数据结构课程实践系列

数据结构课程实践系列
- 题目1：学生成绩档案管理系统（实验准备）
- 题目2：隐式图的搜索问题（A*算法解决八数码）
- 题目3：文本文件单词的检索与计数（实验准备）
声明
- 实验要求
编程语言以及开发环境的选择
- 所需知识
所需知识导出
- DAO运用
- 简单排序算法
- - 双向冒泡排序
  - 快速排序
  - 希尔排序
  - 堆排序

声明

实验要求

学生信息录入，信息包括学号、姓名、专业、四门课成绩、总分、名次；
系统可对学生信息浏览、增加、删除和修改；
按学生成绩确定名次及信息输出，双向冒泡排序、希尔排序、快速排序、堆排序
要求可对学生信息查询，根据学号或姓名进行查找；
信息修改仅可修改四门课成绩；
文件存取学生信息。

编程语言以及开发环境的选择

编程语言：java
开发环境：IDE使用的是idea，jdk版本为1.8

所需知识

一些简单排序算法，以及DAO

所需知识导出

DAO运用

DAO (Database Access Object) 数据访问对象，将数据对象常用的访问方法（增删改查）封装在指定的对象中，该对象就称为DAO对象，DAO对象是数据层构建的基础，由业务层对象进行调用，DAO中定义的数据访问方法和业务无关。
DAO设计模式主要分为三层：

显示层：主要使用JSP/Servlet进行页面效果的显示
业务层：（Business Object，数据对象）会将多个原子性的DAO操作进行组合，组合成一个完整的业务逻辑。
数据层：（DAO，Data Access Object，数据库访问对象）提供多个原子性的DAO操作，例如：增、删、改、查，都是原子性操作。

其实也就是利用一个Dao对象，然后这个对象里面实现了相应的增删改查，不让用户去直接接触到数据库。感觉和windows中线性虚拟地址的运用有着相同的味道

简单排序算法

双向冒泡排序

传统冒泡排序运作如下：（从后往前）

比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。
对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点，最后的元素应该会是最大的数
针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。
持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较

双向冒泡排序算法的运作如下：

传统冒泡气泡排序的双向进行，先让气泡排序由左向右进行，再来让气泡排序由右往左进行，如此完成一次排序的动作
使用left与right两个旗标来记录左右两端已排序的元素位置。

 public List<Student> doubleBubbleSort(List<Student> studentList){List<Student> list=studentList;Student student=null;int left=0,right=studentList.size()-1;while(left<right){for(int i=left+1;i<=right;i++){if(list.get(left).getSum()<list.get(i).getSum()){student=list.get(i);list.set(i,list.get(left));list.set(left,student);}}left++;for(int i=right-1;i>=left;i--){if(list.get(right).getSum()>list.get(i).getSum()){student=list.get(i);list.set(i,list.get(right));list.set(right,student);}}right--;}return list;}

快速排序

快速排序使用分治法（Divide and conquer）策略来把一个序列（list）分为两个子序列（sub-lists）。
快速排序算法的运作如下：

从数列中挑出一个元素，称为“基准”（pivot），
重新排序数列，所有比基准值小的元素摆放在基准前面，所有比基准值大的元素摆在基准后面（相同的数可以到任何一边）。在这个分区结束之后，该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区（partition）操作
递归地（recursively）把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。

递归到最底部时，数列的大小是零或一，也就是已经排序好了。这个算法一定会结束，因为在每次的迭代（iteration）中，它至少会把一个元素摆到它最后的位置去。

public List<Student> quickSort(List<Student> studentList){List<Student> list=studentList;quickSort1(list,0,list.size()-1);return list;}public void quickSort1(List<Student> studentList,int left,int right){if(left<right){int i=left,j=right;Student student=studentList.get(left);double x=student.getSum();while(i<j){while((i<j)&&(studentList.get(j).getSum()<x)){j--;}if(i<j){studentList.set(i,studentList.get(j));i++;}while((i<j)&&(studentList.get(i).getSum()>x)){i++;}if(i<j){studentList.set(j,studentList.get(i));j--;}}studentList.set(i,student);quickSort1(studentList,left,i-1);quickSort1(studentList,i+1,right);}}

希尔排序

希尔排序是非稳定排序算法，把记录按下标的一定增量分组，对每组使用直接插入排序算法排序；随着增量逐渐减少，每组包含的关键词越来越多，当增量减至1时，整个文件恰被分成一组，算法便终止。

public List<Student> shellSort(List<Student> studentList){List<Student> list=studentList;Student student=null;int j;for (int gap = list.size() / 2; gap >  0; gap /= 2) {for (int i = gap; i < list.size(); i++) {student=list.get(i);double tmp=student.getSum();for (j = i; j >= gap && tmp>list.get(j-gap).getSum(); j -= gap) {list.set(j,list.get(j-gap));}list.set(j,student);}}return list;}

堆排序

堆排序（英语：Heapsort）是指利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法。堆积是一个近似完全二叉树的结构，并同时满足堆积的性质：即子结点的键值或索引总是小于（或者大于）它的父节点。

 public List<Student> heapSort(List<Student> studentList){List<Student> list=studentList;int len = list.size();buildMaxHeap(list, len);for (int i = len - 1; i > 0; i--) {swap(list, 0, i);len--;heapify(list, 0, len);}return list;}private void buildMaxHeap(List<Student> studentList, int len) {for (int i = (int) Math.floor(len / 2); i >= 0; i--) {heapify(studentList, i, len);}}private void heapify(List<Student> studentList, int i, int len) {int left = 2 * i + 1;int right = 2 * i + 2;int largest = i;if (left < len && studentList.get(left).getSum() < studentList.get(largest).getSum()) {largest = left;}if (right < len && studentList.get(right).getSum() < studentList.get(largest).getSum()) {largest = right;}if (largest != i) {swap(studentList, i, largest);heapify(studentList, largest, len);}}private void swap(List<Student> studentList, int i, int j) {Student student=studentList.get(i);studentList.set(i,studentList.get(j));studentList.set(j,student);}

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