java-數組相關的演算法（尚矽谷）

来源:https://www.cnblogs.com/zhaohuimin/archive/2023/01/18/17060257.html
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1.數組元素的賦值(楊輝三角、回形數等)2.求數值型數組中元素的最大值、最小值、平均數、總和等 3.數組的複製、反轉、查找(線性查找、二分法查找) 4.數組元素的排序演算法一：楊輝三角（數組元素的賦值） public class yanghuisanjiao { public static void ...


1.數組元素的賦值(楊輝三角、回形數等)
2.求數值型數組中元素的最大值、最小值、平均數、總和等

3.數組的複製、反轉、查找(線性查找、二分法查找)

4.數組元素的排序演算法
一：楊輝三角（數組元素的賦值） 
public class yanghuisanjiao {
    public static void main(String[] args) {
        //聲明並初始化二維數組，給數組的元素賦值，遍歷二維數組
        int[][] yanghui = new int[10][];
        for (int i=0; i< yanghui.length; i++){
            yanghui[i] = new int[i+1];
            //給首末元素賦值
            yanghui[i][0] = yanghui[i][i] = 1;//首末元素都是1
            //給非首末元素賦值
            if (i>1){
                for (int j=1;j<yanghui[i].length-1; j++){
                    yanghui[i][j] = yanghui[i-1][j-1] + yanghui[i-1][j];
                }
            }
        }


        for (int i=0;i< yanghui.length; i++){
            for (int j=0; j<yanghui[i].length; j++){
                System.out.print(yanghui[i][j]);
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

　　二：求數值型數組中元素的最大值、最小值、平均數、總和等

import org.w3c.dom.ls.LSOutput;

public class arraysuanfa {
    public static void main(String[] args) {
        /*演算法的考察：
        求數值型數組中元素的最大值、最小值、平均數、總和等
        定義一個 int 型的一維數組，包含 10 個元素，分別賦一些隨機整數，
        然後求出所有元素的最大值，最小值，和值，平均值，並輸出出來。
        要求：所有隨機數都是兩位數。
        [10,99]
        兩位數隨機數公式:(int)(Math.random()*(99- 10 + 1) + 10)
        */
        int[] arr = new int[10];
        for (int i=0;i< arr.length; i++){
            arr[i] = (int)(Math.random()*(99- 10 + 1) + 10);//隨機數
                }
        //求數組元素的最大值,最小值
        int maxvalue = arr[0];
        int minvalue = arr[0];
        for (int i=0;i< arr.length; i++){
            if (maxvalue<arr[i]){
                maxvalue = arr[i];
            }else if (minvalue>arr[i]){
                minvalue=arr[i];
            }
        }
        System.out.println("最大值是："+maxvalue);
        System.out.println("最小值是："+minvalue);

        //求數組元素的總和
        int sum = 0;
        for (int i=0;i<arr.length; i++){
            sum += arr[i];
        }
        System.out.println("總和為："+sum);
        //求平均數
        double avgvales = sum / arr.length;
        System.out.println("平均數為:"+avgvales);
    }
}

　　三：數組的複製、反轉、查找(線性查找、二分法查找)

public class arraysuanfa2 {
    /*
     * 演算法的考察：數組的複製、反轉、查找(線性查找、二分法查找)
     */
    public static void main(String[] args) {
        String[] arr = new String[]{"aa","bb","cc","dd","ee","ff"};

        //數組的複製(區別於賦值:arr1=arr)
        String[] arr1 = new String[arr.length];
        for (int i=0; i< arr.length; i++){
            arr1[i] = arr[i];
        }

        //數組的反轉
        //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;
        }
        //遍歷
        for (int i=0; i< arr.length; i++){
            System.out.print(arr[i] + "\t");
        }
        //查找(搜素)
        //線性查找
        String dest = "aa";
        boolean isFlag = true;
        for (int i=0;i< arr.length;i++){
            if (dest.equals(arr[i])){
                System.out.println("找到了該元素,位置為"+i);
                isFlag = false;
                break;
            }
        }
        if (isFlag){
            System.out.println("不好意思沒找到哈哈");
        }
}
}

　　3.2二分法查找

public class erfenchazhao {
    public static void main(String[] args) {
        //二分查找
        //前提:所要查找的數組必須有序
        int[] arr2 = new int[]{-1,0,3,5,6,8,9,11,46};
        int dest1 = -98;
        int head = 0;                  //初始的首索引
        int end = arr2.length - 1;     //初始的末索引
        boolean isFlag1 = true;

        while(head <= end){
            int middle = (head + end)/2;
            if (dest1 == arr2[middle]){
                System.out.println("找到了該元素,位置為"+middle);
                isFlag1 = false;
                break;
            }else if(arr2[middle] > dest1){
                end = middle - 1;
            }
        }
        if (isFlag1){
            System.out.println("不好意思沒找到哈哈");
        }
    }
}

　　四：數組元素的排序演算法

  

排序:假設含有n個記錄的序列為{R1，R2，...,Rn),其相應的關鍵字序列為(K1，K2，...,Kn)。將這些記錄重新排序為(Ri1,Ri2,...,Rin),使得相應的關鍵字值滿足條Ki1<=Ki2<=...<=Kin,這樣的一種操作稱為排序。

通常來說，排序的目的是快速查找

衡量排序演算法的優劣:

1.時間複雜度:分析關鍵字的比較次數和記錄的移動次數

2.空間複雜度:分析排序演算法中需要多少輔助記憶體

3.穩定性:若兩個記錄A和B的關鍵字值相等，但排序後A、B的先後次序保持不變，則稱這種排序演算法是穩定的。

 

排序演算法分類:內部排序和外部排序
內部排序:整個排序過程不需要藉助於外部存儲器(如磁碟等)，所有排字操作都在記憶體中完成。
外部排序:參與排序的數據非常多，數據量非常大，電腦無法把整個排序過程放在記憶體中完成，必須藉助於外部存儲器(如磁碟)。外部排序最常見的是多路歸併排序。可以認為外部排序是由多次內部排序組成。

十大內部排序演算法：

選擇排序：直接選擇排序，堆排序

交換排序：冒泡排序，快速排序  （這兩個必須會手寫）

插入排序：直接插入排序，折半插入排序，shell排序

歸併排序

桶式排序

基數排序

冒泡排序演算法如下：

public class paixumaopao {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{13,56,78,23,56,23};
        //冒泡排序
        for (int i=0; i<arr.length - 1; i++){
            for (int j=0; j<arr.length-1-i; i++){
                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.println(arr[i] + "\t");
        }
    }
}

　　快速排序演算法如下：

/**
  * 快速排序
  * 通過一趟排序將待排序記錄分割成獨立的兩部分，其中一部分記錄的關鍵字均比另一部分關鍵字小，
  * 則分別對這兩部分繼續進行排序，直到整個序列有序。
  *
 */
public class QuickSort {
	private static void swap(int[] data, int i, int j) {
		int temp = data[i];
		data[i] = data[j];
		data[j] = temp;
	}
	private static void subSort(int[] data, int start, int end) {
		if (start < end) {
			int base = data[start];
			int low = start;
			int high = end + 1;
			while (true) {
				while (low < end && data[++low] - base <= 0)
					;
				while (high > start && data[--high] - base >= 0)
					;
				if (low < high) {
					swap(data, low, high);
				} else {
					break;
				}
			}
			swap(data, start, high);
			
			subSort(data, start, high - 1);//遞歸調用
			subSort(data, high + 1, end);
		}
	}
	public static void quickSort(int[] data){
		subSort(data,0,data.length-1);
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		int[] data = { 9, -16, 30, 23, -30, -49, 25, 21, 30 };
		System.out.println("排序之前：\n" + java.util.Arrays.toString(data));
		quickSort(data);
		System.out.println("排序之後：\n" + java.util.Arrays.toString(data));
	}
}

　　Arrays 工具類的使用

import java.util.Arrays;

public class tools {
    //java.util.Arrays類即為操作數組的工具類，包含了用來操作數組（比如排序和搜索）的各種方法。
    public static void main(String[] args) {
        //1.boolean equals(int[] a,int[] b)	判斷兩個數組是否相等
        int[] arr1 = new int[]{1,2,3,4};
        int[] arr2 = new int[]{1,3,2,4};
        boolean isEquals = Arrays.equals(arr1,arr2);
        System.out.println(isEquals);//false 因為數組順序是不能變的

        //String toString(int[] a)	輸出數組信息
        System.out.println(Arrays.toString(arr1));

        //void fill(int[] a,int val)	將指定值填充到數組之中
        Arrays.fill(arr1,23);
        System.out.println(Arrays.toString(arr1));

        //void sort(int[] a)	對數組進行排序
        Arrays.sort(arr2);
        System.out.println(Arrays.toString(arr2));

        //int binarySearch(int[] a,int key)	對排序後的數組進行二分法檢索指定的值
        int[] arr3 = new int[]{43,56,78,-12,46};
        int index = Arrays.binarySearch(arr3,43);
        if (index >= 0){
            System.out.println("該元素位置為"+index);
        }else{
            System.out.println("未找到");
        }
    }
}

　　數組中的常見異常

public class yichang {
    /*
     * 數組中的常見異常：
     * 1.數組角標越界的異常:ArrayIndexOutOfBoundsException
     *
     * 2.空指針異常:NullPointerException
     *
     */
    public static void main(String[] args) {

        //1.數組角標越界的異常:ArrayIndexOutOfBoundsException
        int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5,6};

        //舉例：
//        for (int i=0; i<=arr.length; i++){
//            System.out.println(arr[i]);//遍歷了7次，而數組長度為6，應該改為 i<arr.length或者 i<=arr.length-1
//        }

       // 2.空指針異常:NullPointerException
        //情況一：
//        int[] arr1 = new int[]{1,2,3};
//        arr1 = null;
//        System.out.println(arr1[0]);

        //情況二：
//        int[][] arr2 = new int[4][];
//        System.out.println(arr2[0][0]);

        //情況三：
        String[] arr3 = new String[]{"aa","bb"};
        arr3[0] = null;
        System.out.println(arr3[0].toString());
    }
}

　　

 


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