2022-07-15 第三组 高严 学习笔记 java03

一、今日重点

【√代表掌握了，-代表产生困惑但已解决，×代表没解决】

• 数组、链表【√】
• 查找算法：
  1、线性算法【√】
  2、二分查找【√】
• 排序算法：
  1、冒泡排序【√】
  2、选择排序【√】
  3、插入排序【-】
• 排序的简便算法【√】
• 数组的反转【√】
• 数组的扩容【√】

二、今日知识

• 数据结构

1.数组是最基本的数据结构，是一张表，线性表（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，其余的元素都是首尾连接）
2.链表
3、树
4、图

• 写程序的思路

1.先完成需求要求的功能
2.根据程序运行的结果进行优化处理
3.代码重构
4.提升效率

• 线性查找：简单，便于理解
• 二分法查找

如果要使用二分法查找找数字，前提是这个数组必须有顺序

• 排序算法

1.冒泡排序
2.快速排序
3.插入排序
4.选择排序
5.希尔排序
6.堆排序
7.归并排序
8.桶排序

• 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
2. 冒泡排序需要两层循环嵌套：for
3. 外层for循环控制的是需要各个数之间比较几轮
4. 内层的for循环控制的是每个数的真正的比较

三、练习汇总

• 线性查找

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。

代码如下

       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) {
               flag = true;
                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");
        }

• 二分查找

        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) {
                // 找出中间的下标
                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是不需要动的
                        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 + "在目标数组中的下标是：" + res);
        }

• 冒泡算法

    int [] arr = new int[]{1,58,460,-33,10,5,-8};
        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();
        }

• 冒泡排序的简便方法

      int [] arr = new int[]{1,58,460,-33,10,5,-8};
        // 从小到大
        Arrays.sort(arr);
        for (int i : arr) {
            System.out.println(i);
        }

• 选择排序

   /*
           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();
       }

• 插入排序

        /*
            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 + "、");
        }

• 数组的反转

    /*
        思路1：
            创建一个等长的数组
            把当前数组的每一个元素倒着添加到新数组里
            新数组赋值给老数组
     */

代码如下

int [] arr = new int[]{1,25,48,12,10,-8,127,56};
        for (int i = arr.length - 1; i >= 0 ; i--) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
        int [] newArr = new int[arr.length];
        for (int i = arr.length - 1; i >= 0 ; i--) {
            newArr[i] = arr[arr.length - 1 - i];
        }
        // 新数组赋值给老数组
        arr = newArr;
        for (int i : arr) {
            System.out.println(i);
        }

    /*
        思路2：
        利用交换的方式
     */

代码如下

        for (int i = 0; i < arr.length / 2; i++) {
            // temp存储的时最后一位
            int temp = arr[arr.length - 1 - i];
            arr[arr.length - 1 - i] = arr[i];
            arr[i] = temp;
        }
        for (int i : arr) {
            System.out.println(i);
        }

• 数组的扩容

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));
    }

四、排序流程

1、冒泡排序的原理是先选出最大，然后出第二大，依次选择。
2、选择排序的原理，先假设第一个数就是最小数，然后让第一个数和每个数比较，选出比他小的，用这个小一点的再和后边的比，选出更小的，以此类推，选出最小的。然后用第二个数，同理，选出第二小的数。以此类推，排出顺序。
3、插入排序的原理，假设这个数组是从小到大排序的，用第一个数和后面的数比较，每一个比第一个数小的数都依次插到这个数的前面。第二轮再拿第一个数作为标准和后面的数比较，以此类推，排出顺序。

五、学习总结

1. 今天学习数组相关的内容，有查找算法：现金查找，二分查找，查找算法较为简单。
2. 然后学排序算法，冒泡排序，选择排序，插入排序，插入排序是一个难点一定要反复思考，然后把每一个步骤详细的写下来，一步一步思考捋顺才能明白。最后是数组的反转和数组的扩容，这两个还是比较简单易懂的
3. 今天的内容比较复杂，哪怕是反复思考能听懂也很令我有成就感，今天的作业很难，希望能够克服吧！加油。