2022-07-15 第十组 Myy 学习笔记_数组与算法

数组与算法

数据结构 --> 今日重点：算法

1.数组.主要讲数组 

int []arr = new int[] {}; //标准格式

数组是最基本的数据结构，一张表，线性表（在这张表当中，数据元素之间是一对一的关系，除了第一个和最后一个之外，其余元素都是首尾连接的） 

查找算法：

1)线性查找 一个一个看

好处 简单便于理解》但时间复杂度较高

package com.jsoft.morning;

import java.util.Scanner;

public class Ch01 {

    public static void main(String[] args) {

//        找出一个数在数组中的位置
//        在数组中是否存在，如果存在返回下标，如果不存在返回-1
//        如果找到了，则把下标保存起来，显示你要找的数是xxx，在目标数组中的下标是xxx；如果没找到，则显示你要找的数是xxx，在目标数组中不存在
        int []arr = new int[] {1,34,56,6,78,9,10};
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入第一个数 : ");
        int num=sc.nextInt();
        int index = -1;
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if (arr[i] == num) {
                index = i;
                break;
            }
        }
            if (index != -1) {
                System.out.println("你要找的数是：" + num + "," + "在目标数组中的下标是：" + index);
            }else{
                System.out.println("你要找的数是：" + num + "," + "在目标数组中不存在");
            }
    }
}

2）二分法查找 一半一半看

二分法的思路非常重要

如果要使用二分法查找数字，前提是这个数组必须有顺序

package com.jsoft.morning;

import java.util.Scanner;

public class Ch02 {

    public static void main(String[] args) {
        int [] arr = new int[]{1,2,3,4,5,6,7};
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入要查找的数字：");
        int target = sc.nextInt();

//        最左边的下标
        int left = 0;
//        最右边的下标
        int right = arr.length - 1;
        if (target < arr[left] || target > arr[right]){
            System.out.println(target + "在目标数组中不存在");
        } else {
//            用来保存找到的下标的值
            int res = -1;
            while (left <= right){
//                找出中间位置
                int middle = (left + right) / 2;
                if (arr[middle] == target) {
//                    中间的数恰巧就是我们要找的数
                    res = middle;
//                    left = arr.length;
                    break;
                } else if (arr[middle] > target) {
//                    说明我们要找的数在数组的前半区
//                    如果在前半区》维护left和right，left不需要动的  right应该移位到中间位置
                    right = middle - 1;
                } else{
//                    条件实际上就是arr[middle] < target..说明在后半区》right是不需要动的，left应该向右移位到中间位置
                    left = middle + 1;
                }
            }
            System.out.println(target + "在目标数组中，它的下标是：" + res);
        }
    }
}

排序算法：

1）冒泡排序

从小到大->冒泡排序思路分析

先拿第一个数和后面的数一一比较大小，冒泡排序需要两层循环 for外层循环走一次，内存循环走一圈

外层for循环控制的是需要各个数之间比较几轮，内层for循环控制的是每个数的真正比较

第一轮比较后，最大的数归位

第二轮比较后，第二大的数归位

......

n个数字经过n-1轮排序后，顺序自然排出

//普通写法
package com.jsoft.morning;

public class Ch03 {

    public static void main(String[] args) {
        int []arr = new int[] {1,34,56,6,78,9,-10};
//        1  34  6  56  9  -10  78
//        1  6  34  9  -10  56  78
//        1  6  -9  -10  34  56  78
//        1  6  -10  9  34  56  78
//        1  -10  6  9  34  56  78
//        -10  1  6  9  34  56  78

        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
//            已经控制好了比较的次数，比较的次数＝数组的长度 - 1
            for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
                if(arr[j] > arr[j+1]){
//                    如果前面的比后面的大,换位
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j+1];
                    arr[j+1] = temp;
                }
            }
            System.out.print("第" + (i+1) + "轮的比较结果是");
            for (int i1 : arr) {
                System.out.print(i1 + "、");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

//冒泡排序的简便操作
package com.jsoft.morning;

import java.lang.reflect.Array;
import java.util.Arrays;
import java.util.FormatFlagsConversionMismatchException;

public class Ch04 {

    public static void main(String[] args) {
        int []arr = new int[] {1,34,56,6,78,9,-10};
        Arrays.sort(arr);
        for (int i : arr) {
            System.out.println(i);
        }
    }
}

2）快速排序 == 代码量大，难度高

3）插入排序

思路分析

1.从第一个元素开始，假设该元素已经被排过序了

2.取出下一个元素，在已经排序好的元素的序列中向前扫描

3.如果该元素（已排序）大于后面的元素，将该元素移到下一个位置

4.将新元素插入到原来元素的位置

......以此类推

package com.jsoft.afternoon;

public class Ch02 {

public static void main(String[] args) {
/*
            第一轮：
                i=0,current=arr[1],int preIndex=0,
                while(0 >= 0 && 25 < arr[0]){}不成立，while循环不启动
                arr[0+1] = arr[0+1]
            第二轮：
                i=1,current=arr[2]=48,int preIndex=1
                while(1 >= 0&&48<25){}不成立，while循环不启动
                arr[1+1] = arr[1+1]
            第三轮：
                i=2,current=arr[3]=12,int preIndex=2
                while(2 >=0 && 12 < 48){
                    arr[3] = arr[2]
                    2--;
                }
                preIndex=1;
                while(1 >=0 && 12 < 25){
                    arr[2] = arr[1];
                    1--;
                }
                preIndex = 0;
                while(0 >=0 && 12 < 1){}不成立，while完事
                arr[1] = 12;
                1,12,25,48,10,-8,127,56
             第四轮：
                i=3,current = arr[4] = 10,int preIndex = 3,
                while(3>=0 && 10 < 48){
                    arr[4] = arr[3];
                    1,12,25,48,48,-8,127,56
                    3--;
                }
                preIndex = 2;
                while(2>=0 && 10 < 25){
                    arr[3] = arr[2];
                    1,12,25,25,48,-8,127,56
                    2--;
                }
                preIndex = 1;
                while(1>=0&& 10 < 12){
                    arr[2] = arr[1];
                    1,12,12,25,48,-8,127,56
                    1--;
                }
                preIndex = 0;
                while(0>=0&&10 < 1){}不成立，while完事
                arr[1] = current = 10;
                1,10,12,25,48,-8,127,56
         */

        int[]arr = new int[]{1,25,48,12,10,-8,127,56};
//        定义参照物
        int current;
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            current = arr[i+1];
//            定义上一个元素的下标
            int preIndex = i;
//            当上一个数的下标有效不能小于0
//            并且还要保证当前的数比它上一个数小
//            这时候，才能让当前位置的数向前移位
            while (preIndex >= 0 && current < arr[preIndex]){
//                移位
//                前面的数后移一位
                arr[preIndex + 1] = arr[preIndex];
//
                preIndex --;
            }
            arr[preIndex + 1] = current;
        }
        for (int i : arr) {
            System.out.println(i + "、");
        }
    }
}

4）选择排序 a.Ch01

选最小的往前放，这个比较大的往后换

package com.jsoft.afternoon;


public class Ch01 {

public static void main(String[] args) {
        /*
            第一轮
                i=0,minIndex=0，里层的for循环int j = 1;j < 7;
                if(arr[0] > arr[1]){}。由于if不满足，则继续下一次的比较。
                j = 2,if(arr[0] > arr[2]){}。由于if不满足，则继续下一次的比较。
                j = 3,if(arr[0] > arr[3]){}。由于if不满足，则继续下一次的比较。
                j = 4,if(arr[0] > arr[4]){}。由于if不满足，则继续下一次的比较。
                j = 5,if(arr[0] > arr[5]){}。由于if满足条件，执行了minIndex = 5.
                j = 6,if(arr[5] > arr[6]){}。由于if不满足，则继续下一次的比较。
                j = 7,if(arr[5] > arr[7]){}。由于if不满足，则继续下一次的比较。
                到此为止，里层的for循环执行完毕。minIndex = 5。执行的
                int temp = arr[5];
                arr[5] = arr[0];
                arr[0] = temp;
                i=0的这次外层循环执行完毕。
                数组变成了-8、25、48、12、10、1、127、56
             第二轮
                i=1,minIndex = 1,
                j = 2,if(arr[1] > arr[2]){}。由于if不满足，则继续下一次的比较。
                j = 3,if(arr[0] > arr[3]){}。由于if满足，minIndex = 3;
                j = 4,if(arr[3] > arr[4]){}。由于if满足，minIndex = 4;
                j = 5,if(arr[4] > arr[5]){}。由于if满足，minIndex = 5;
                j = 6,if(arr[5] > arr[6]){}。由于if不满足，则继续下一次的比较。
                j = 7,if(arr[5] > arr[7]){}。由于if不满足，则继续下一次的比较。
                到此为止，里层的for循环执行完毕。minIndex = 5。执行的
                int temp = arr[5];
                arr[5] = arr[1];
                arr[1] = temp;
                数组变成了-8、1、48、12、10、25、127、56
             第三轮
                i=2;
         */
        int [] arr = new int[]{1,25,48,12,10,-8,127,56};
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            // 假设最小数的下标
            int minIndex = i;
            for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
                if(arr[minIndex]>arr[j]){ // 找到了最小值
                    minIndex = j; //保存最小值的下标
                }
            }
            int temp = arr[minIndex];
            arr[minIndex] = arr[i];
            arr[i] = temp;
            System.out.print("第" + (i+1) + "次比较结果是：");
            for (int i1 : arr) {
                System.out.print(i1 + "、");
            }
            System.out.println();
        }
//        for (int i : arr) {
//            System.out.print(i + "、");
//        }
    }
}

5）希尔排序

6）堆排序

7）归并排序

8）桶排序

数组的反转

1.创建一个等长的数组，把当前数组中的每一个元素倒着添加到新数组里，新数组里赋值给老数组

2.利用交换的方式

package com.jsoft.afternoon;

import java.time.temporal.Temporal;
import java.util.Arrays;

//数组的反转
public class Ch03 {
    public static void main(String[] args) {
        int[]arr = new int[]{1,25,48,12,10,-8,127,56};
//        思路1：创建一个等长的数组，把当前数组中的每一个元素倒着添加到新数组里，新数组里赋值给老数组
//        int [] newArr = new int[arr.length];
//        for (int i = arr.length-1; i >= 0; i--) {
//                newArr[i] = arr[arr.length-1-i];
//        }
//        思路1.1：
//        for (int i1 : newArr) {
//            System.out.print(i1 + " ");
//        }
//        思路1.2：
//        arr = newArr;
//        for (int i : arr) {
//            System.out.println(i);
//        }

////        思路2：利用交换的方式
//        for (int i = 0; i < arr.length / 2; i++) {
////            temp存储的是最后一位
//            int temp = arr[arr.length-1 - i];
//            arr[arr.length-1 - i] = arr[i];
//            arr[i] = temp;
//        }
//        for (int i : arr) {
//            System.out.print(i + " ");
//        }

//        Arrays操作数组的一个工具类

    }
}

数组的扩容

package com.jsoft.afternoon;

import java.util.Arrays;

public class Ch04 {

    public static void main(String[] args) {
        int []nums = new int[]{3,4,6};
//        定义一个新的临时数组
        int[] temp = new int[6];
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            temp[i] = nums[i];
        }
        nums = temp;
        System.out.println(Arrays.toString(nums));
    }
}

2.链表

双向链表 上一个和下一个的关系都需要去维护

单向链表 只需要维护下一个的关系

3.树

4.图

分为深度遍历和广度遍历

题外话：写程序的思路分享

-> 先完成需要要求的功能

-> 根据程序运行的结果进行优化处理

-> 研究代码的重构（让代码量更少）

-> 提升效率（算法）

今日问题

1.算法如：插入排序和选择排序有点接收失败！！线性查找、二分法查找和冒泡排序没能完全消化-->sad