20220715 十组 袁清清 学习笔记

Java学习序列3

今日学习重点

• 线性查找
• 二分法查找
• 冒泡排序
• 选择排序
• 插入排序
• 数组的反转
• 数组的扩容

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。

今日实例

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");
}
}
}

二分查找

前提是查找的数组为有序数组。相对于线性查找，待查数组项查找范围越大，体现的查找效率就更为显著。

例如，在1~100中找33

步数	切点数	可能值的范围
1	50	1~49
2	25	26~49
3	37	26~36
4	31	32~36
5	34	32~33
6	32	33~33
7	33	正确

今日实例

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;
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。

算法步骤

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。



今日实例

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();
}

}
}

选择排序

算法步骤

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。



今日实例

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();
}
}
}

插入排序

算法步骤

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。）



今日实例

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 + "、");
}
}
}

数组

数组的反转

今日实例

方法1

import java.util.Arrays;
public class Ch03 {

public static void main(String[] args) {
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]);
}
/*
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
int [] newArr = new int[arr.lenth];
*/
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);
}

方法2

import java.util.Arrays;
public class Ch03 {

public static void main(String[] args) {/*
思路2：
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++) {
// 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);
}
Arrays是操作数组的一个工具类
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
}

数组的扩容

今日实例

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));
}

今天总结

今天学习了数据结构的几种排序算法，感觉比较难理解代码，算法的排序原理还是比较好理解的，代码的设计需要考虑的点有点多，感觉只能勉强跟上老师的讲解，老师真的讲的特别细致，步骤写得很清楚，晚上还得好好去看看回放，加强理解才行。今天的作业感觉结合的知识点有点多，自己写起来有点困难。