Java进阶第四章——数据结构：算法

常见的算法

• 排序算法：冒泡排序、选择排序

• 查找算法：二分查找法

• Java中实际上已经封装好了这些算法，例如Java中提供的一个数组工具类：java.util.Arrays中有一个静态方法sort方法。

• 对于其中的一些原理请阅读数据结构学习笔记：
  ①查找算法：数据结构学习第七章查找
  ②排序算法：数据结构学习第八章排序

7.冒泡排序算法

• 冒泡排序核心思想：

  ①可以从前往后（也可以从后往前），依次两两比较，不符合规则的即交换。

  ②经过一趟比较后，已经有一个处于正确的位置，减去这个元素继续冒泡排序。

  ③有n个元素，经过n-1趟排序后，排序完成。

• 用Java实现冒泡排序

public class BubbleSort {

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {2,5,23,52,1,34};
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.printf(String.valueOf(arr[i]) + " ");	 //2 5 23 52 1 34
        }
        //冒泡排序实现从小到大排序
        for (int i = arr.length-1; i >0; i--) {
            for (int j = 0; j < i; j++) {
                if(arr[j] > arr[j+1]){
                  int temp;
                  temp = arr[j];
                  arr[j] = arr[j+1];
                  arr[j+1]=temp;
            }
        } }
        System.out.println();
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.printf(String.valueOf(arr[i]) + " ");  //1 2 5 23 34 52 
        }
    }
}

8.选择排序算法

• 选择排序核心思想：

  每次找出最小值与对还未排序的数据元素中第一个元素进行交换。

• 用Java实现选择排序算法

public class SelectSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {2,5,23,52,1,34};
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.printf(String.valueOf(arr[i]) + " ");  //2 5 23 52 1 34 
        }
        //从小到大选择排序
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            //记录最小值下标为：第一个元素
            int min = i;

            for (int j = i+1; j < arr.length; j++) {
                if(arr[j]<arr[min]){
                    //遍历后面的元素，如果元素小于最小值，更新最小值下标
                    min = j;
                }
            }
            //遍历完后面的元素，如果最小值有变，这需要更换位置。
            if(min != i){
                int temp;
                temp = arr[min];
                arr[min] = arr[i];
                arr[i] = temp;
            }
        }
        System.out.println();
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.printf(String.valueOf(arr[i]) + " ");  //1 2 5 23 34 52 
        }

    }
}

9.二分查找

• 普通查找就是一个一个找，也就是把数组从头到尾遍历一次，如果有就返回下标。

public class ArraySearch {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {2,5,23,52,1,34};
        int index = Search(arr,52);
        System.out.println(index == -1 ? "该元素不存在！" : "该元素下标是：" + index);   //该元素下标是：3
        int index2 = Search(arr,100);
        System.out.println(index2 == -1 ? "该元素不存在！" : "该元素下标是：" + index2);  //该元素不存在！

    }
    public static int Search(int[] arr,int index){
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if(arr[i] == index){
                return i;//结束当前方法
            }
        }
        return -1;
    }
}

• 二分法查找：在已经排序好的算法中进行查找。每次将待查记录的所在区间缩小一半

• 二分法查找核心思想：

  ①设表长n，设置指针low，high和mid分别指向待查元素所在区间的上界、下界和中点，key为要查找的值。

  ②初始，low=0，high=arr.length-1，mid=(low+high)/2。（注：由于计算机存储原理，若mid有小数部分，则向下取整数）

  ③让key与mid所指记录比较：

  —若key==R[mid].key，查找成功

  —若key<=R[mid].key，high=mid-1

  —若key>=R[mid].key，low=mid+1

  ④重复③，直到low>high时，查找失败。

public class ArraySearchTwo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {100,200,235,600,1000,2000,9999 };

        //找出arr这个数组中2000所在的下标
        int index = binarySeary(arr,2000);

        System.out.println(index == -1 ? "该元素不存在" : "该元素的下标为：" + index);//该元素的下标为：5
        int index2 = binarySeary(arr,300);
        System.out.println(index2 == -1 ? "该元素不存在" : "该元素的下标为：" + index2);//该元素不存在
    }

    private static int binarySeary(int[] arr, int dest) {
        //开始下标low
        int low = 0;
        //结束下标high
        int high = arr.length -1;
        while(low <= high){
            int mid = (low + high) / 2;
            if(arr[mid] == dest){
               return mid;
            } else if (arr[mid] < dest) {
               //目标在中间的右边，开始元素下标low变化
               low = mid + 1;
            }else {
            //目标在中间的右边，结束下标high变化
               high = mid - 1;
        }
        }
        return -1;
    }
}

10. Arrays工具类使用

• 在开发中，java.util.Arrays工具类中的方法在开发中要参考API帮助文档。
• 使用工具类实现进行二分查找

import java.util.Arrays;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {3,6,45,21,47,51,31,4,7};
        //使用工具类排序
        Arrays.sort(arr);

        //输出排序好的结果
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.printf(arr[i] + " ");  //3 4 6 7 21 31 45 47 51 
        }
        System.out.println();

        //二分查找（需要已经排序好的数组），使用工具类
        int index = Arrays.binarySearch(arr,45);
        System.out.println(index == -1 ? "该元素不存在" : "该元素下标："+index);  //该元素下标：6
    }
}

代码007普通

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