【JavaSE09】数组常见算法

1 数组元素的赋值(杨辉三角、回形数等)

略,见前杨辉三角。

2 最大值、最小值、平均数、总和

定义一个int型的一维数组,包含10个元素,分别赋一些随机整数, 然后求出所有元素的最大值,最小值,和值,平均值,并输出出来。 要求:所有随机数都是两位数。

int[] arr = new int[10];
for(int i = 0;i < arr.length;i++){
    arr[i] = (int)(Math.random() * (99 - 10 + 1) + 10);
}
//遍历
for(int i = 0;i < arr.length;i++){
    System.out.print(arr[i] + "\t");
}
System.out.println();
//求数组元素的最大值
int maxValue = arr[0];
for(int i = 1;i < arr.length;i++){
    if(maxValue < arr[i]){
        maxValue = arr[i];
    }
}
System.out.println("最大值为:" + maxValue);
//求数组元素的最小值
int minValue = arr[0];
for(int i = 1;i < arr.length;i++){
    if(minValue > arr[i]){
        minValue = arr[i];
    }
}
System.out.println("最小值为:" + minValue);
//求数组元素的总和
int sum = 0;
for(int i = 0;i < arr.length;i++){
    sum += arr[i];
}
System.out.println("总和为:" + sum);
//求数组元素的平均数
int avgValue = sum / arr.length;
System.out.println("平均数为:" + avgValue);

3 复制、反转、查找

3.1 复制

使用简单数组

(1)创建一个名为ArrayTest的类,在main()方法中声明array1和array2两个变量, 他们是int[]类型的数组。

(2)使用大括号{},把array1初始化为8个素数:2,3,5,7,11,13,17,19。

(3)显示array1的内容。

(4)赋值array2变量等于array1,修改array2中的偶索引元素,使其等于索引值 (如array[0]=0,array[2]=2)。打印出array1。

public class ArrayTest {
	public static void main(String[] args) {  
		int[] array1,array2;
		array1 = new int[]{2,3,5,7,11,13,17,19};\
		//显示array1的内容
		for(int i = 0;i < array1.length;i++){
			System.out.print(array1[i] + "\t");
		}
		//赋值array2变量等于array1
		//不能称作数组的复制。类比为快捷方式
		array2 = array1;
		//修改array2中的偶索引元素,使其等于索引值(如array[0]=0,array[2]=2)
		for(int i = 0;i < array2.length;i++){
			if(i % 2 == 0){
				array2[i] = i;
			}
		}
		System.out.println();
		//打印出array1
		for(int i = 0;i < array1.length;i++){
			System.out.print(array1[i] + "\t");
		}
	}
}

思考:array1和array2是什么关系?

array1和array2地址值相同,都指向了堆空间的唯一的一个数组实体。

此时内存状态如下:

拓展:修改题目,实现array2对array1数组的复制

public class ArrayExer3 {
	public static void main(String[] args) {  
		int[] array1,array2;
		array1 = new int[]{2,3,5,7,11,13,17,19};
		//显示array1的内容
		for(int i = 0;i < array1.length;i++){
			System.out.print(array1[i] + "\t");
		}
		//数组的复制:
		array2 = new int[array1.length];
		for(int i = 0;i < array2.length;i++){
			array2[i] = array1[i];
		}
		//修改array2中的偶索引元素,使其等于索引值(如array[0]=0,array[2]=2)
		for(int i = 0;i < array2.length;i++){
			if(i % 2 == 0){
				array2[i] = i;
			}
		}
		System.out.println();
		//打印出array1
		for(int i = 0;i < array1.length;i++){
			System.out.print(array1[i] + "\t");
		}
	}
}

此时内存状态如下:

 

3.2 反转

方法一:

for(int i = 0;i < arr.length / 2;i++){
    String temp = arr[i];
    arr[i] = arr[arr.length - i -1];
    arr[arr.length - i -1] = temp;
}

方法二:

 

for(int i = 0,j = arr.length - 1;i < j;i++,j--){
    String temp = arr[i];
    arr[i] = arr[j];
    arr[j] = temp;
}

3.3 查找

3.3.1 线性查找

String dest = "BB";
boolean isFlag = true;
for(int i = 0;i < arr.length;i++){
    if(dest.equals(arr[i])){
        System.out.println("找到了指定的元素,位置为:" + i);
        isFlag = false;
        break;
    }
}
if(isFlag){
    System.out.println("很遗憾,没有找到!");
}

3.3.2 二分查找

前提:所要查找的数组必须有序。

int[] arr = new int[]{-98,-34,2,34,54,66,79,105,210,333};
int dest = -34;
int head = 0;//初始的首索引
int end = arr.length - 1;//初始的末索引
boolean isFlag = true;
while(head <= end){
    int middle = (head + end)/2;
    if(dest1 == arr[middle]){
        System.out.println("找到了指定的元素,位置为:" + middle);
        isFlag = false;
        break;
    }else if(arr[middle] > dest){
        end = middle - 1;
    }else{//arr[middle] < dest
        head = middle + 1;
    }
}
if(isFlag){
    System.out.println("很遗憾,没有找到!");
}

4 排序算法

通常来说,排序的目的是快速查找。

排序:假设含有n个记录的序列为{R1,R2,...,Rn},其相应的关键字序列为 {K1,K2,...,Kn}。将这些记录重新排序为{Ri1,Ri2,...,Rin},使得相应的关键字值满足条件Ki1<=Ki2<=...<=Kin,这样的一种操作称为排序。

衡量排序算法的优劣:

  1. 时间复杂度:分析关键字的比较次数和记录的移动次数

  2. 空间复杂度:分析排序算法中需要多少辅助内存

  3. 稳定性:若两个记录A和B的关键字值相等,但排序后A、B的先后次序保 持不变,则称这种排序算法是稳定的。

排序算法分类:内部排序和外部排序

  • 内部排序:整个排序过程不需要借助于外部存储器(如磁盘等),所有排序操作都在内存中完成。

  • 外部排序:参与排序的数据非常多,数据量非常大,计算机无法把整个排序过程放在内存中完成,必须借助于外部存储器(如磁盘)。外部排序最常见的是多路归并排序。可以认为外部排序是由多次内部排序组成。

4.1 冒泡排序

冒泡排序的原理非常简单,它重复地走访过要排序的数列,一次比较两个元素,如果他们的顺序错误就把他们交换过来。

排序思想:

  1. 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大(升序),就交换他们两个。

  2. 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。这步做完后,最后的元素会是最大的数。

  3. 针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个。

  4. 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 比较为止。

代码实现:

public class BubbleSortTest {
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = new int[]{43,32,76,-98,0,64,33,-21,32,99};
		//冒泡排序
		for(int i = 0;i < arr.length - 1;i++){
			for(int j = 0;j < arr.length - 1 - i;j++){
				if(arr[j] > arr[j + 1]){
					int temp = arr[j];
					arr[j] = arr[j + 1];
					arr[j + 1] = temp;
				}
			}
		}
		for(int i = 0;i < arr.length;i++){
			System.out.print(arr[i] + "\t");
		}
	}
}

4.2 快速排序

快速排序通常明显比同为O(nlogn)的其他算法更快,因此常被采用,而且快排采用了分治法的思想,所以在很多笔试面试中能经常看到快排的影子。可见掌握快排的重要性。 快速排序(Quick Sort)由图灵奖获得者Tony Hoare发明,被列为20世纪十大算法之一,是迄今为止所有内排序算法中速度最快的一种。冒泡排序的升级版,交换排序的一种。快速排序的时间复杂度为O(nlog(n))

排序思想:

  1. 从数列中挑出一个元素,称为"基准"(pivot)

  2. 重新排序数列,所有元素比基准值小的摆放在基准前面,所有元素比基准值大的摆在基准的后面(相同的数可以到任一边)。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。

  3. 递归地(recursive)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。

  4. 递归的最底部情形,是数列的大小是零或一,也就是永远都已经被排序好了。虽然一直递归下去,但是这个算法总会结束,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。

 

 

 

 

 

版权声明:
作者:jackqiang
链接:http://www.jackqiang.com/javase/array/2065/common_al/
来源:JackQiang's
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THE END
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