2022-07-15 第六组 李俊琦 Java基础入门03


Java入门讲义03

今日重点

  1. 排序算法

  2. 二分查找

  3. 线性查找

  4. 数组反转

  5. 数组扩容

学习内容

排序算法

1.冒泡排序

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。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换,也就是说该数列已经排序完成。

比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换他们两个。

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。

针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个。

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。

点击查看代码

public class Ch03 {
public static void main(String[] args) {
    int [] arr = new int[]{1,58,460,-33,10,5,-8};
    /*
        1和58 58和46 58和33 58和10 58和5 58和-8
        1 46 33 10 5 -8 58

        1和46 46和33 46和10 46和5 46和-8
        1 33 10 5 -8 46 58

        1和33 33和10 33和5 33和-8
        1 10 5 -8 33 46 58

        1和10 10和5 10和-8
        1 5 -8 10 33 46 58

        1和5 5和-8
        1 -8 5 10 33 46 58
        1和-8
        -8 1 5 10 33 46 58
     */
    // 从小到大
    /*
        冒泡排序思路分析:
        1.我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嵌套:for
        外层for循环控制的是需要各个数之间比较几轮
        内层的for循环控制的是每个数的真正的比较
     */
    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();
    }

}
}

2.选择排序

首先在未排序序列中找到最小(大)元素,存放到排序序列的起始位置。

再从剩余未排序元素中继续寻找最小(大)元素,然后放到已排序序列的末尾。

重复第二步,直到所有元素均排序完毕。

点击查看代码
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();
    }
}

}

3.插入排序

将第一待排序序列第一个元素看做一个有序序列,把第二个元素到最后一个元素当成是未排序序列。

从头到尾依次扫描未排序序列,将扫描到的每个元素插入有序序列的适当位置。(如果待插入的元素与有序序列中的某个元素相等,则将待插入元素插入到相等元素的后面。)

点击查看代码


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他上一个数小,
        // 这时候,才能让当前数向前移位
        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.print(i + "、");
    }
}
}

二分查找

建立在排序的基础上
每次都会在数组中间的查找,如果目标元素 > 中间元素,会把中间元素的后一个元素作为左边边界;如果目标元素 < 中间元素,那么会把中间元素的前一个作为右边边界;重复上面的操作直到找到或找不到(左边边界索引值 > 右边边界索引值时)为止

点击查看代码
import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;

public class Test2 {
	//二分查找法
	public static int binarySearch(int[] arr,int ele) {
		//二分查找法,要求查找内容是有序的
		Arrays.sort(arr);
		System.out.println(Arrays.toString(arr));

		int left = 0;
		int right = arr.length-1;
		//数组边界判断
		if (ele > arr[right] || ele < arr[left]) {
			return -1;
		}

		while(left <= right) {
			int middle = (left + right)/2;
			if(ele > arr[middle]) {
				//找右边
				left = middle+1;

			}
			else if(ele < arr[middle]) {
				//找左边
				right = middle-1;
			}
			else 
				return middle;
		}
		return -1;
	}
	public static void main(String[] args){
		Scanner s = new Scanner(System.in);
		System.out.print("请输入要查找的数字:");
		int num = s.nextInt();
		int[] arr = {99,20,40,64,79,29,4};	
		System.out.println("下标是:" + binarySearch(arr,num));
	}
}


线性查找

在常规无序数组中,设数组项个数为N,则一个数组项平均查找长度为N/2。极端情况下,查找数据项在数组最后,则需要N步才能找到。

点击查看代码

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i保存起来,显示的你要找的数是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,在目标数组中是不存在的。
     */
    int [] arr = new int[]{1,58,46,33,10,5,-8};
    Scanner sc = new Scanner(System.in);
    System.out.println("请输入一个数:");
    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");
    }
}


}

数组反转

Arrays是数组的一个工具类,是专门操作数组的一个工具类
思路一: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,再把新数组赋值给老数组

      int [] newArr = new int[arr.length];

思路二:利用交换的方式        

 int [] arr = new int[]{1,25,48,12,10,-8,127,56};
      for (int i = 0; i < arr.length / 2; i++) {
          int temp = arr[arr.length - 1 -i];
          arr[arr.length - 1 -i] = arr[i];
          arr[i] = temp;
}

数组的扩容


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));
}

学习心得

本节课大部分知识都已经掌握
但感觉排序和插入的相关知识还需练习

原创文章,作者:306829225,如若转载,请注明出处:https://blog.ytso.com/275000.html

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