張婧婧

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052)

0 引言

在眾多面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言當(dāng)中，Java極具代表性［1］。與C和C++等高級(jí)語(yǔ)言一樣，編程人員不必執(zhí)著于計(jì)算機(jī)如何執(zhí)行各種算法，只需專注于如何讓算法更加巧妙和便利地表達(dá)［2-4］。目前Java常用的Eclipse開發(fā)工具支持用戶進(jìn)行面向?qū)ο蟮倪^程開發(fā)［5-6］，因此初學(xué)者在學(xué)習(xí)Java過程中，由于編程經(jīng)驗(yàn)的不足或還沒有建立完整的面向?qū)ο蟮母拍?，容易堆砌出Java學(xué)習(xí)中的“短板”。

“木桶原理”、“短板效應(yīng)”［7-8］本是哲學(xué)中引申出社會(huì)普遍存在而又常常被忽視的取長(zhǎng)必先補(bǔ)短的問題。奧運(yùn)會(huì)中不同國(guó)家、各個(gè)團(tuán)隊(duì)在各類集體項(xiàng)目的競(jìng)技中發(fā)現(xiàn)，勝算往往取決于本參賽隊(duì)中最弱的組合或最不穩(wěn)定隊(duì)員的發(fā)揮情況。那么Java的學(xué)習(xí)中短板又在哪?

1 簡(jiǎn)單圖形實(shí)例

初學(xué)者使用Java繪制簡(jiǎn)單圖形時(shí)可能會(huì)遇見如圖1所示的命題。

圖1 簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)圖形

如圖1所示，對(duì)初學(xué)者來說，只要掌握簡(jiǎn)單的畫矩形、加標(biāo)簽、畫線語(yǔ)句，就能順利完成此題，可能用到的語(yǔ)句包括:

從最樸素的描點(diǎn)、畫線依次寫入代碼，此題需要寫入70～80行代碼，且矩形、線、標(biāo)簽的坐標(biāo)計(jì)算不必通用，對(duì)初學(xué)者來說難度不大。然而當(dāng)圖1右邊的線框增加為原來的4倍、8倍甚至更多，那么代碼的長(zhǎng)度可想而知。與“問題分解思想”更貼切的是另一種算法［9-11］。

首先，為具有相同規(guī)律的右邊4個(gè)矩形設(shè)計(jì)循環(huán):

最后，在循環(huán)中調(diào)用上述方法，順序?qū)懭?個(gè)標(biāo)簽即可。整段程序近30行代碼，且代碼具有一定通用性。

通過兩種算法的對(duì)比，呈現(xiàn)出擋在Java初學(xué)者面前潛在的“短板”。即從簡(jiǎn)單圖形程序開始，初學(xué)者既可以采用順序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)算法，也可以采用更好的循環(huán)結(jié)構(gòu)和模塊化的思想設(shè)計(jì)算法。缺乏對(duì)算法的更高要求，初學(xué)者錯(cuò)過的將不僅是對(duì)個(gè)別問題的思考，而是無(wú)法夯實(shí)Java編程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，隨后遇到編寫模塊化算法的綜合程序就會(huì)力不從心。

2 約瑟夫環(huán)的問題

約瑟夫環(huán)是指有n個(gè)人圍成一圈，按順時(shí)針方向編號(hào)1到n。圈中從1到m報(bào)數(shù)，凡是到m的人先退出，下一個(gè)人接著從1開始報(bào)數(shù)，計(jì)算這n個(gè)人的出圈順序［12-13］，下面利用3種方法完成了命題。

2.1 靜態(tài)數(shù)組算法

約瑟夫環(huán)命題中主要涉及如何報(bào)數(shù)及出圈順序的問題。利用靜態(tài)數(shù)組旨在前一個(gè)人報(bào)數(shù)及出圈后剩下每個(gè)人接著報(bào)數(shù)并向前遞補(bǔ)，主要利用嵌套循環(huán)實(shí)現(xiàn)數(shù)組長(zhǎng)度的不斷變化，部分參考代碼如下:

2.2 arrayList動(dòng)態(tài)數(shù)組算法

在學(xué)習(xí)了Java的arrayList動(dòng)態(tài)數(shù)組后，可以利用其自動(dòng)修改數(shù)組長(zhǎng)度的特性改寫約瑟夫環(huán)的代碼如下:

2.3 循環(huán)鏈表設(shè)計(jì)的算法

動(dòng)態(tài)數(shù)組修改數(shù)組長(zhǎng)度雖有便利，但重寫數(shù)組勢(shì)必降低效率，所以還可以嘗試?yán)醚h(huán)鏈表修改節(jié)點(diǎn)的方式設(shè)計(jì)算法，參考代碼如下:

3段代碼均較為簡(jiǎn)短，本文試圖通過系統(tǒng)運(yùn)算開銷(如運(yùn)算時(shí)間)［14］來為程序選擇最為“經(jīng)濟(jì)”的算法，其中m值為3。3種算法在相同運(yùn)算環(huán)境下的測(cè)試結(jié)論如圖2所示。

圖2 算法運(yùn)算時(shí)間比較圖

從圖2中不難看出，在數(shù)據(jù)量不大的情況下，采用靜態(tài)數(shù)組、動(dòng)態(tài)數(shù)組、循環(huán)鏈表運(yùn)行約瑟夫環(huán)的時(shí)間差別不大，那么選擇靜態(tài)數(shù)組的簡(jiǎn)單算法貌似合理;而隨著數(shù)據(jù)量的不斷增大，編寫循環(huán)鏈表代碼顯示出的時(shí)間優(yōu)勢(shì)對(duì)程序員來說更為可貴。另外，循環(huán)鏈表及動(dòng)態(tài)數(shù)組能夠增加初學(xué)者對(duì)面向?qū)ο蟾拍畹乃伎?，從而把相同的算法推廣到相似的命題中，實(shí)現(xiàn)舉一反三的效果。那么是否對(duì)此類命題的算法進(jìn)行了分析也可能成為擋住Java初學(xué)者的另一塊“短板”，它將決定初學(xué)者對(duì)不同問題建立模型的反應(yīng)速度，甚至決定了所設(shè)計(jì)程序的生命力。

3 結(jié)束語(yǔ)

Java語(yǔ)言的編程既要求編程者設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)的算法，又希望編程者嘗試提高運(yùn)算的效率，對(duì)初學(xué)者來說并不容易。但是隨著初學(xué)者不斷提高擋在前面的“短板”，相信在不斷思考和編程積累后一定能體會(huì)到編程的真正樂趣。

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