数组 | aa's blog

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发布日期: 2023-04-18

更新日期: 2023-04-18

文章字数: 7k

阅读时长: 32 分

1.0、数组的概述

/*
 * 一、数组的概述
 * 1.数组的理解：数组(Array)，是多个相同类型数据按一定顺序排列的集合，
 * 并使用一个名字命名，并通过编号的方式对这些数据进行统一管理。
 * 
 * 2.数组的相关概念：
 * >数组名
 * >元素
 * >角标、下标、索引
 * >数组的长度：元素的个数
 * 
 * 3.数组的特点：
 * 1)数组属于引用类型的变量。数组的元素，既可以是基本数据类型，也可以是引用数据类型。
 * 2)创建数组对象会在内存中开辟一整块连续的空间；
 * 3)数组的长度一旦确定，就不能修改;
 * 4)数组是有序排列的。
 * 
 * 4.数组的分类：
 *     ① 按照维数：一维数组、二维数组、三维数组……
 *  ② 按照数组元素类型：基本数据类型元素的数组、引用类型元素的数组
 *  
 */

2.0、一维数组的使用

/*
 *     ① 一维数组的声明和初始化
 *  ② 如何调用数组的指定位置的元素
 *  ③ 如何获取数组的长度
 *  ④ 如何遍历数组
 *  ⑤ 数组元素的默认初始化值：见ArrayTest1.java
 *  ⑥ 数组的内存解析：见ArrayTest1.java
 */

1、代码案例1——ArrayTest.java

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {

        //1. 一维数组的声明和初始化
        int num;    //声明
        num = 10;    //初始化
        int id = 1001;    //声明 + 初始化

        int[] ids;    //声明
        //1.1静态初始化:数组的初始化和数组元素的赋值操作同时进行
        ids = new int[]{1001,1002,1003,1004};    
        //1.2动态初始化:数组的初始化和数组元素的赋值操作分开进行
        String[] names = new String[5]; 

        //错误的写法：
//        int[] arr1 = new int[];    //未赋值、未指明长度
//        int[5] arr2 = new int[5];
//        int[] arr3 = new int[3]{1,2,3};

        //也是正确的写法：
        int[] arr7 = {1,2,3,5,4};//类型推断

        /*总结：数组一旦初始化完成，其长度就确定了。
        */

        //2.如何调用数组的指定位置的元素：通过角标的方式调用。
        //数组的角标(或索引)从0开始的，到数组的长度-1结束
        names[0] = "张郃";
        names[1] = "王陵";
        names[2] = "张学良";
        names[3] = "王传志";    //charAt(0)
        names[4] = "李峰";
//        names[5] = "周礼";    //如果数组超过角标会通过编译，运行失败。

        //3.如何获取数组的长度
        //属性：length
        System.out.println(names.length);    //5
        System.out.println(ids.length);    //4

        //4.如何遍历数组
//        System.out.println(names[0]);
//        System.out.println(names[1]);
//        System.out.println(names[2]);
//        System.out.println(names[3]);
//        System.out.println(names[4]);

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

    }
}

2、代码案例2——ArrayTest1.java

/*
 * ⑤ 数组元素的默认初始化值
 *         > 数组元素是整形：0
 *         > 数组元素是浮点型：0.0
 *         > 数组元素是char型：0或'\u0000'，而非'0'
 *         > 数组元素是boolean型:false
 * 
 *         > 数组元素是引用数据（字符串，接口，数组）类型：null 
 */
public class ArrayTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        //5.数组元素的默认初始化值
        int[] arr = new int[4];
        for(int i = 0;i < arr.length;i++){
            System.out.println(arr[i]);
        }
        System.out.println("*****************");

        short[] arr1 = new short[4];
        for(int i = 0;i < arr1.length;i++){
            System.out.println(arr1[i]);
        }
        System.out.println("*****************");

        float[] arr2 = new float[5]; 
        for(int i = 0;i < arr2.length;i++){
            System.out.println(arr2[i]);
        }
        System.out.println("*****************");

        char[] arr3 = new char[5]; 
        for(int i = 0;i < arr3.length;i++){
            System.out.println("----" + arr3[i] + "****");
        }

        if(arr3[0] == 0){
            System.out.println("你好！");
        }
        System.out.println("*****************");

        boolean[] arr4 = new boolean[5];
        System.out.println(arr4[0]);

        System.out.println("*****************");
        String[] arr5 = new String[5];
        System.out.println(arr5[0]);
        //验证
        if(arr5[0] == null){
            System.out.println("北京天气好差！");
        }

    }
}

2.1、内存的简化结构

2.2、一维数组的内存解析

int[] arr = new int[]{1,2,3};
String[] arr1 = new String[4];
arr1[1] = “刘德华”;
arr1[2] = “张学友”;
arr1 = new String[3];
System.out.println(arr1[1]);//null

按照图中步骤，最后数组内存解析完成，数组内部值为null。

2.3、练习1

/*
 * 升景坊单间短期出租4个月，550元/月（水电煤公摊，网费35元/月），空调、卫生间、厨房齐全。
 * 屋内均是IT行业人士，喜欢安静。所以要求来租者最好是同行或者刚毕业的年轻人，爱干净、安静。
 * eclipse代码一键格式规范化：Ctrl+Shift+F
 */
public class ArrayDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[] { 8, 2, 1, 0, 3 };
        int[] index = new int[] { 2, 0, 3, 2, 4, 0, 1, 3, 2, 3, 3 };
        String tel = "";
        for (int i = 0; i < index.length; i++) {
            tel += arr[index[i]];
        }
        System.out.println("联系方式：" + tel);  //18013820100
    }
}

1、练习2

/*
 * 2. 从键盘读入学生成绩，找出最高分，并输出学生成绩等级。
 * 成绩>=最高分-10    等级为’A’   
 * 成绩>=最高分-20    等级为’B’
 * 成绩>=最高分-30    等级为’C’   
 * 其余等级为’D’
 * 提示：先读入学生人数，根据人数创建int数组，存放学生成绩。
 */
import java.util.Scanner;
public class ArrayDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        //1.使用Scanner，读取学生的个数
        Scanner scan = new Scanner(System.in);
        System.out.print("请输入学生人数：");
        int num = scan.nextInt();

        //2.创建数组，存储学生成绩，动态初始化
        int[] str = new int[num];
        System.out.println("请输入" + num + "个学生成绩");

        //3.给数组中的元素赋值
        int maxnum = 0;
        for(int i = 0;i < str.length;i++){
            str[i] = scan.nextInt();
            //4.获取数组元素中的最大值：最高分
            if(maxnum < str[i]){
                maxnum = str[i];
            }
        }

        //5.根据每个学生成绩与最高分的差值，得到每个学生的等级，并输出等级和成绩    
        char Grade;    //成绩等级
        for(int i = 0;i < str.length;i++){
            if(maxnum - str[i] <= 10){
                Grade = 'A';
            }else if(maxnum - str[i] <= 20){
                Grade = 'B';
            }else if(maxnum - str[i] <= 30){
                Grade = 'C';
            }else{
                Grade = 'D';
            }

            System.out.println("student " + i + "score is" + str[i] + 
                    " grade is " + Grade);
        }
    }
}

3.0、多维数组的使用

Java 语言里提供了支持多维数组的语法。

如果说可以把一维数组当成几何中的线性图形，那么二维数组就相当于是一个表格，像下图Excel中的表格一样。

3.1、二位数组

1、代码案例——ArrayTest2.java

/*
 * 二维数组的使用
 * 
 * 1.理解
 * 对于二维数组的理解，我们可以看成是一维数组array1又作为另一个一维数组array2的元素而存在。
 * 其实，从数组底层的运行机制来看，其实没有多维数组。
 * 
 * 2.二维数组的使用：
 *     ① 二维数组的初始化
 *  ② 如何调用数组的指定位置的元素
 *  ③ 如何获取数组的长度
 *  ④ 如何遍历数组
 *  ⑤ 数组元素的默认初始化值:见ArrayTest3.java
 *  ⑥ 数组的内存解析:见ArrayTest3.java
 * 
 */
public class ArrayTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        //1.二维数组的声明和初始化
        int[] arr = new int[]{1,2,3};
        //静态初始化
        int[][] arr1 = new int[][]{{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};
        //动态初始化1
        String[][] arr2 = new String[3][2];
        //动态初始化2
        String[][] arr3 = new String[3][];

        //错误的情况
//        String[][] arr4 = new String[][];
//        String[][] arr5 = new String[][4];
//        String[][] arr6 = new String[4][3]{{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};

        //正确的情况：
        int arr4[][] = new int[][]{{1,2,3},{4,5,12,6},{7,8,9}};
        int[] arr5[] = new int[][]{{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};
        int[][] arr6 = {{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};        

        //2.如何调用数组的指定位置的元素
        System.out.println(arr1[0][1]);    //2
        System.out.println(arr2[1][1]);    //null

        arr3[1] = new String[4];    //定义arr3的[1]为长度为4的字符数组
        System.out.println(arr3[1][0]);    //没有上句，会报错

        //3.获取数组的长度
        System.out.println(arr4.length);    //3
        System.out.println(arr4[0].length);    //3
        System.out.println(arr4[1].length);    //4

        //4.如何遍历二维数组
        for(int i = 0;i < arr4.length;i++){
            for(int j = 0;j < arr4[i].length;j++){
                System.out.print(arr4[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

2、代码案例——ArrayTest3.java

/*
 * 二维数组的使用：
 *     规定：二维数组分为外层数组的元素，内层数组的元素
 *     int[][] arr = new int[4][3]; 
 *  外层元素:arr[0],arr[1]等
 *  内层元素:arr[0][0],arr[1][2]等
 *  
 *     ⑤ 数组元素的默认初始化值
 *     针对于初始化方式一：比如：int[][] arr = new int[4][3];
 *         外层元素的初始化值为：地址值
 *         内层元素的初始化值为：与一维数组初始化情况相同
 *     
 * 针对于初始化方式而：比如：int[][] arr = new int[4][];
 *         外层元素的初始化值为：null
 *         内层元素的初始化值为：不能调用，否则报错。
 * 
 *     ⑥ 数组的内存解析
 */
public class ArrayTest3 {
    public static void main(String[] args) {

        int[][] arr = new int[4][3];
        System.out.println(arr[0]);    //[I@15db9742
        System.out.println(arr[0][0]);    //0

//        System.out.println(arr);    //ArrayTest3.java

        System.out.println("***********************");
        float[][] arr1 = new float[4][3];
        System.out.println(arr1[0]);    //地址值
        System.out.println(arr1[0][0]);    //0.0

        System.out.println("***********************");

        String[][] arr2 = new String[4][2];
        System.out.println(arr2[1]);    //地址值
        System.out.println(arr2[1][1]);    //null

        System.out.println("*********************");
        double[][] arr3 = new double[4][];
        System.out.println(arr3[1]);    //null
//        System.out.println(arr3[1][0]);    //报错
    }
}

3.2、二维数组的内存解析

1、案例1

int[][] arr1 = new int[4][];
arr1[1] = new int[]{1,2,3};
arr1[2] = new int[4];
arr1[2][1] = 30;

2、案例2

int[][] arr4= newint[3][];
System.out.println(arr4[0]);//null
System.out.println(arr4[0][0]);//报错
arr4[0] = new int[3];
arr4[0][1] = 5;
arr4[1] = new int[]{1,2};

3、案例3

int[][] arr = new int[3][];
arr[1] = new int[]{1,2,3};
arr[2] = new int[3];
System.out.println(arr[0]);//null
System.out.println(arr[0][0]);//报异常

4、案例4

int[][] arr1= newint[4][];
arr1[0] = new int[3];
arr1[1] = new int[]{1,2,3};
arr1[0][2] = 5;
arr1 = new int[2][];

3.3、练习

1、练习1

public class ArrayEver1 {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] arr = new int[][]{{3,5,8},{12,9},{7,0,6,4}};
        int sum = 0;    //记录总和
        for(int i = 0;i < arr.length;i++){
            for(int j = 0;j < arr[i].length;j++){
                sum += arr[i][j];
            }
        }
        System.out.println(sum);
    }
}

2、练习 2

3、练习 3

使用二维数组打印一个 10 行杨辉三角。

/*
 * 【提示】
 * 1. 第一行有 1 个元素, 第 n 行有 n 个元素
 * 2. 每一行的第一个元素和最后一个元素都是 1
 * 3. 从第三行开始, 对于非第一个元素和最后一个元素的元素。
 * 即：yanghui[i][j] = yanghui[i-1][j-1] + yanghui[i-1][j];
 */
public class ArrayEver2 {
    public static void main(String[] args) {
        //1.声明并初始化二维数组
        int[][] arr = new int[10][];

        //2.给数组的元素赋值，遍历二维数组
        for(int i = 0;i < arr.length;i++){
            arr[i] = new int[i+1];

            //2.1 给首末元素赋值
            arr[i][0]=arr[i][i]=1;
            //2.2 给每行的非首末元素赋值
        //    if(i > 1){
            for(int j = 1;j < arr[i].length-1;j++){
                    arr[i][j] = arr[i-1][j-1] + arr[i-1][j];
                }
        //    }

        }

    //    3.遍历数组
        for(int i = 0;i < arr.length;i++){
            for(int j = 0;j <arr[i].length;j++){
                System.out.print(arr[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }

    }
}

3.4、面试题目

1、创建一个长度为 6 的 int 型数组，要求取值为 1-30，同时元素值各不相同

//此题只做了解，初学不必精通。
public class ArrayEver3 {
    public static void main(String[] args) {
        // 方式一：
//        int[] arr = new int[6];
//        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {// [0,1) [0,30) [1,31)
//            arr[i] = (int) (Math.random() * 30) + 1;
//
//            boolean flag = false;
//            while (true) {
//                for (int j = 0; j < i; j++) {
//                    if (arr[i] == arr[j]) {
//                        flag = true;
//                        break;
//                    }
//                }
//                if (flag) {
//                    arr[i] = (int) (Math.random() * 30) + 1;
//                    flag = false;
//                    continue;
//                }
//                break;
//            }
//        }
//
//        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
//            System.out.println(arr[i]);
//        }
        // 方式二：
        int[] arr2 = new int[6];
        for (int i = 0; i < arr2.length; i++) {// [0,1) [0,30) [1,31)
            arr2[i] = (int) (Math.random() * 30) + 1;

            for (int j = 0; j < i; j++) {
                if (arr2[i] == arr2[j]) {
                    i--;
                    break;
                }
            }
        }

        for (int i = 0; i < arr2.length; i++) {
            System.out.println(arr2[i]);
        }
    }
}

4.0、数组中涉及到的常见算法

数组元素的赋值(杨辉三角、回形数等)
求数值型数组中元素的最大值、最小值、平均数、总和等
数组的复制、反转、查找(线性查找、二分法查找)
数组元素的排序算法

4.1、数组元素的赋值

import java.util.Scanner;
/*
 * 此题了解！！！
 * 
 * 回形数格式方阵的实现
 * 从键盘输入一个整数（1~20） 
 * 则以该数字为矩阵的大小，把 1,2,3…n*n 的数字按照顺时针螺旋的形式填入其中。例如： 输入数字2，则程序输出： 1 2 
 * 4 3 
 * 输入数字 3，则程序输出：1 2 3 
 * 8 9 4 
 * 7 6 5 
 * 输入数字 4， 则程序输出： 
 * 1   2   3   4
 * 12  13  14  5 
 * 11  16  15  6 
 * 10  9   8   7
 */
public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("输入一个数字:");
        int len = scanner.nextInt();
        int[][] arr = new int[len][len];
        int s = len * len;
        /*
         * k = 1:向右 k = 2:向下 k = 3:向左 k = 4:向上
         */
        int k = 1;
        int i = 0, j = 0;
        for (int m = 1; m <= s; m++) {
            if (k == 1) {
                if (j < len && arr[i][j] == 0) {
                    arr[i][j++] = m;
                } else {
                    k = 2;
                    i++;   //1
                    j--;   //3
                    m--;   //3
                }
            } else if (k == 2) {
                if (i < len && arr[i][j] == 0) {
                    arr[i++][j] = m;
                } else {
                    k = 3;
                    i--;
                    j--;
                    m--;
                }
            } else if (k == 3) {
                if (j >= 0 && arr[i][j] == 0) {
                    arr[i][j--] = m;
                } else {
                    k = 4;
                    i--;
                    j++;
                    m--;
                }
            } else if (k == 4) {
                if (i >= 0 && arr[i][j] == 0) {
                    arr[i--][j] = m;
                } else {
                    k = 1;
                    i++;
                    j++;
                    m--;
                }
            }
        }
        // 遍历
        for (int m = 0; m < arr.length; m++) {
            for (int n = 0; n < arr[m].length; n++) {
                System.out.print(arr[m][n] + "\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

4.2、数组元素的基本操作

/*
 * 算法的考察：求数值型数组中元素的最大值、最小值、平均数、总和等
 * 
 * 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。
 * 
 * [10,99]
 * 公式：(int)(Math.random() * (99 - 10 + 1) + 10)
 */
public class ArrayTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[10];
        //数组赋值
        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] + " ");
        }
        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：" + 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：" + minValue);

        //求数组元素的总和
        int sum = 0;
        for(int i = 1;i <arr.length;i++){
            sum += arr[i];
        }
        System.out.println("总和：" + sum);

        //求数组元素的平均数
        double avgVales = sum / arr.length;
        System.out.println("平均数：" + avgVales);        
    }
}

4.3、数组元素的基本操作 2

/*
 * 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 ArrayTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        //声明 array1 和 array2 两个 int[]变量
        int[] array1,array2;
        //array1 初始化
        array1 = new int[]{2,3,5,7,11,13,17,19};

        //显示 array1 的内容==遍历。
        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。
        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");
        }
    }
}

1、思考：上述 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。
int[] array1,array2;
array1 = new int[]{2,3,5,7,11,13,17,19};
array2 = array1;
for(int i = 0;i < array2.length;i++){
    if(i % 2 == 0){
        array2[i] = i;
    }
}

2、拓展：修改题目，实现 array2 对 array1 数组的复制

int[] array1,array2;
array1 = new int[]{2,3,5,7,11,13,17,19};
//数组的复制
array2 = new int[array1.length];
for(int i = 0;i < array2.length;i++){
    array2[i] = array1[i];
}

4.4、数组的复制、反转、查找

1、复制、反转

/*
 * 算法的考察：数组的复制、反转、查找(线性查找、二分法查找)
 */
public class ArrayTest3 {
    public static void main(String[] args) {

        String[] arr = new String[]{"SS","QQ","YY","XX","TT","KK","EE","GG"};

        //数组的复制
        String[] arr1 = new String[arr.length];
        for(int i = 0;i < arr1.length;i++){
            arr1[i] = arr[i];
        }

        //数组的反转
        //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;
        }

        //遍历
        for(int i = 0;i < arr.length;i++){
            System.out.print(arr[i] + "\t");
        }
        System.out.println();

        //查找（或搜索）
        //线性查找
        String dest = "BB";    //要查找的元素
        dest = "CC";

        boolean isFlag = true;

        for(int i = 0;i < arr.length;i++){
            if(dest.equals(arr[i])){
                System.out.println("找到了指定元素，位置为：" + i);
                isFlag = false;
                break;
            }
        }
        if(isFlag){
            System.out.println("很遗憾，没找到！");
        }

        //二分法查找：

    }
}

2、二分法查找算法

public class ArrayTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        //二分法查找：
        //前提：所要查找的数组必须有序
        int[] arr2 = new int[]{-98,-34,2,34,54,66,79,105,210,333};

        int dest1 = -34;
        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("找到了指定元素，位置为：" + middle);
                isFlag1 = false;
                break;
            }else if(arr2[middle] > dest1){
                end = middle - 1;
            }else{    //arr2[middle] < dest1
                head = middle + 1;
            }    
        }

        if(isFlag1){
            System.out.println("很遗憾，没找到！");
        }        
    }
}

4.5、数组元素的排序算法

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 Ki1<=Ki2<=…<=Kin,这样的一种操作称为排序。
- 通常来说，排序的目的是快速查找。
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。

4.6、十大内部排序算法

选择排序
- 直接选择排序、堆排序
交换排序
- 冒泡排序、快速排序
插入排序
- 直接插入排序、折半插入排序、Shell 排序
归并排序
桶式排序
基数排序

详细操作，见《附录》
附录：尚硅谷宋红康排序算法.pdf

4.7、算法的 5 大特征

输入（Input）	有 0 个或多个输入数据，这些输入必须有清楚的描述和定义
输出（Output）	至少有 1 个或多个输出结果，不可以没有输出结果
有穷性（有限性，Finiteness）	算法在有限的步骤之后会自动结束而不会无限循环，并且每一个步骤可以在可接受的时间内完成
确定性（明确性，Definiteness）	算法中的每一步都有确定的含义，不会出现二义性
可行性（有效性，Effectiveness）	算法的每一步都是清楚且可行的，能让用户用纸笔计算而求出答案

说明：满足确定性的算法也称为：确定性算法。现在人们也关注更广泛的概念，例如考虑各种非确定性的算法，如并行算法、概率算法等。另外，人们也关注并不要求终止的计算描述，这种描述有时被称为过程（procedure）。

4.8、冒泡排序(重要)

冒泡排序的基本思想：通过对待排序序列从前向后，依次比较相邻元素的排序码，若发现逆序则交换，使排序码较大的元素逐渐从前部移向后部。

因为排序的过程中，各元素不断接近自己的位置，如果一趟比较下来没有进行过交换，就说明序列有序，因此要在排序过程中设置一个标志swap判断元素是否进行过交换。从而减少不必要的比较。

/*
 * 数组的冒泡排序的实现
 * 
 */
public class BubbleSortTest {
    public static void main(String[] args) {

        int[] arr = new int[]{43,32,76,92,-65,85,71,-42};

        //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");
        }
    }
}

4.9、快速排序(初学Java，仅作了解)

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：

从数列中挑出一个元素，称为”基准”（pivot），
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。
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。
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。

/**
  * 快速排序
  * 通过一趟排序将待排序记录分割成独立的两部分，其中一部分记录的关键字均比另一部分关键字小，
  * 则分别对这两部分继续进行排序，直到整个序列有序。
  *
 */
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);//递归调用
            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("排序之后：\n" + java.util.Arrays.toString(data));
    }
}

4.10排序算法性能对比

各种内部排序方法性能比较

从平均时间而言：快速排序最佳。但在最坏情况下时间性能不如堆排序和归并排序。
从算法简单性看：由于直接选择排序、直接插入排序和冒泡排序的算法比较简单，将其认为是简单算法。对于Shell排序、堆排序、快速排序和归并排序算法，其算法比较复杂，认为是复杂排序。
从稳定性看：直接插入排序、冒泡排序和归并排序是稳定的；而直接选择排序、快速排序、Shell排序和堆排序是不稳定排序
从待排序的记录数n的大小看，n较小时，宜采用简单排序；而n较大时宜采用改进排序。

排序算法的选择

(1) 若n较小(如n≤50)，可采用直接插入或直接选择排序。当记录规模较小时，直接插入排序较好；否则因为直接选择移动的记录数少于直接插入，应选直接选择排序为宜。
(2) 若文件初始状态基本有序(指正序)，则应选用直接插入、冒泡或随机的快速排序为宜；
(3) 若n较大，则应采用时间复杂度为O(nlgn)的排序方法：快速排序、堆排序或归并排序。

5.0、 Arrays 工具类的使用

java.util.Arrays类即为操作数组的工具类，包含了用来操作数组（比如排序和搜索）的各种方法。

1	boolean equals(int[] a,int[] b)	判断两个数组是否相等。
2	String toString(int[] a)	输出数组信息。
3	void fill(int[] a,int val)	将指定值填充到数组之中。
4	void sort(int[] a)	对数组进行排序。
5	int binarySearch(int[] a,int key)	对排序后的数组进行二分法检索指定的值。

import java.util.Arrays;
/*
 * java.util.Arrays:作数组的工具类，包含了用来操作数组（比如排序和搜索）的各种方法。
 */
public class ArrayTest4 {
    public static void main(String[] args) {

        //1.boolean equals(int[] a,int[] b)判断两个数组是否相等。
        int[] arr1 = new int[]{1,2,3,4};
        int[] arr2 = new int[]{1,2,9,3};
        boolean isEquals = Arrays.equals(arr1, arr2);
        System.out.println(isEquals);

        //2.String toString(int[] a)输出数组信息。
        System.out.println(Arrays.toString(arr1));        

        //3.void fill(int[] a,int val)将指定值填充到数组之中。
        Arrays.fill(arr1, 10);
        System.out.println(Arrays.toString(arr1));        

        //4.void sort(int[] a)对数组进行排序。
        Arrays.sort(arr2);
        System.out.println(Arrays.toString(arr2));

        //5.int binarySearch(int[] a,int key)对排序后的数组进行二分法检索指定的值。
        int[] arr3 = new int[]{43,32,76,92,-65,85,71,-42}; 
        int index = Arrays.binarySearch(arr3, 210);
        if(index >= 0){
            System.out.println(index);
        }else{
            System.err.println("未找到。");
        }        
    }
}

6.0、数组使用中的常见异常

/*
 * 数组中的常见异常：
 * 1.数组角标越界的异常:ArrayIndexOutOfBoundsException
 * 
 * 2.空指针异常:NullPointerException
 * 
 */
public class ArrayExceptionTest {
    public static void main(String[] args) {

        //1.数组角标越界的异常:ArrayIndexOutOfBoundsException
        int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5,6};

        //错误1：
//        for(int i = 0;i <= arr.length;i++){
//            System.out.println(arr[i]);
//        }

        //错误2：
//        System.out.println(arr[-2]);

        //错误3
//        System.out.println("hello");

        //2.空指针异常:NullPointerException
        //情况一:
//        int[] arr2= new int[]{1,2,3};
//        arr2 = null;
//        System.out.println(arr2[0]);
        //情况二:
//        int[][] arr2 = new int[4][];
//        System.out.println(arr2[0][0]);

        //情况三:
//        String[] arr3 = new String[]{"AA","QQ","YY","XX","TT","KK"};
//        arr3[0] = null;
//        System.out.println(arr3[0].toString());        
    }
}

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面向对象（上）

01、面向过程与面向对象何谓“面向对象”的编程思想？首先解释一下“思想”。先问你个问题：你想做个怎样的人？可能你会回答：我想做个好人，孝敬父母，尊重长辈，关爱亲朋…你看，这就是思想。这是你做人的思想，或者说，是你做人的原则。做人有做人的原则

2023-04-18 技术

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acwing-java语法题

刷题中的细节总结equals方法java中让字符串相等用的是equals()方法，不是等号equals()方法使用，最好是用常量.equals(变量)，这样在工程中不会报异常。取模时需要注意的点java中用%取模求奇偶数时，正数是+1

2023-04-17 技术

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数组

1.0、 数组的概述

2.0、 一维数组的使用

2.1、内存的简化结构

2.2、一维数组的内存解析

2.3、练习1

3.0、 多维数组的使用

3.1、二位数组

3.2、二维数组的内存解析

3.3、练习

3.4、面试题目

4.0、 数组中涉及到的常见算法

4.1、数组元素的赋值

4.2、数组元素的基本操作

4.3、数组元素的基本操作 2

4.4、数组的复制、反转、查找

4.5、数组元素的排序算法

4.6、十大内部排序算法

4.7、算法的 5 大特征

4.8、冒泡排序(重要)

4.9、快速排序(初学Java，仅作了解)

4.10排序算法性能对比

5.0、 Arrays 工具类的使用

6.0、 数组使用中的常见异常

感谢投喂哦~

1.0、数组的概述

2.0、一维数组的使用

3.0、多维数组的使用

4.0、数组中涉及到的常见算法

6.0、数组使用中的常见异常