java中的基本演算法
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整理一下常用的又基礎的演算法。由於平時的專案比較簡單,很少用到演算法,但工作不只是眼前的苟且,還有詩和遠方。
1.連結串列
連結串列用來儲存資料,由一系列的結點組成。這些結點的實體地址不一定是連續的,即可能連續,也可能不連續,但連結串列裡的結點是有序的。一個結點由資料的值和下一個資料的地址組成。一個連結串列內的資料型別可以是多種多樣的。陣列也是用來儲存資料的,與連結串列相比,需要初始化時確定長度。一個數組內的資料都是同一型別。在Java中,ArrayList是通過陣列實現,而LinkedList則通過連結串列實現。一個簡單的連結串列類如下:
1 public class Node{ 2 private Object data; 3 4 private Node next; 5 6 public Node(Object data){ 7 this.data = data; 8 } 9 10 //省略set、get方法 11 }
2.二叉樹
二叉樹是n(n>=0)個結點的有序集合。每個結點最多有2個子節點,即左結點和右結點,且左右結點順序不能更改。
當n=0時,為空二叉樹;當n=1時,為只有一個根二叉樹。
1 public class BinTree { 2 3 private BinTree lChild;//左結點 4 5 private BinTree rChild;//右結點 6 7 private Object data; //資料域 8 9 public BinTree getlChild() { 10 return lChild; 11 } 12 13 public void setlChild(BinTree lChild) { 14 this.lChild = lChild; 15 } 16 17 public BinTree getrChild() { 18 return rChild; 19 } 20 21 public void setrChild(BinTree rChild) { 22 this.rChild = rChild; 23 } 24 25 public Object getData() { 26 return data; 27 } 28 29 public void setData(Object data) { 30 this.data = data; 31 } 32 33 }
3.排序
(1)氣泡排序
重複地走訪過要排序的數列,一次比較兩個元素,如果他們的順序錯誤就把他們交換過來。走訪數列的工作是重複地進行直到沒有再需要交換,也就是說該數列已經排序完成。時間複雜度O(n²),為穩定演算法。
將數依次進行比較,並將大(或小)的,網後放,如下:
1 public static void bubbleSort(int []arr) { 2 for(int i =0;i<arr.length-1;i++) { 3 for(int j=0;j<arr.length-i-1;j++) { //-1為了防止溢位 4 if(arr[j]>arr[j+1]) { //把大的數放在後面 5 int temp = arr[j]; 6 7 arr[j]=arr[j+1]; 8 9 arr[j+1]=temp; 10 } 11 } 12 } 13 }
(2)快速排序
通過一趟排序將要排序的資料分割成獨立的兩部分,其中一部分的所有資料都比另外一部分的所有資料都要小,然後再按此方法對這兩部分資料分別進行快速排序,整個排序過程可以遞迴進行,以此達到整個資料變成有序序列。
1 public static void quickSort(int[] numbers,int low,int high){ 2 if(low < high) { 3 int middle = getMiddle(numbers,low,high); //將numbers陣列進行一分為二 4 quickSort(numbers, low, middle-1); //對低欄位表進行遞迴排序 5 quickSort(numbers, middle+1, high); //對高欄位表進行遞迴排序 6 } 7 8 }
(3)選擇排序
每一次從待排序的資料元素中選出最小(或最大)的一個元素,存放在序列的起始位置,直到全部待排序的資料元素排完。 選擇排序是不穩定的排序方法(比如序列[5, 5, 3]第一次就將第一個[5]與[3]交換,導致第一個5挪動到第二個5後面)。
1 public static void selectSort(int[]a){ 2 int minIndex=0; 3 int temp=0; 4 5 for(int i=0;i<a.length-1;i++) { 6 minIndex=i;//無序區的最小資料陣列下標 7 for(intj=i+1;j<a.length;j++) { 8 //在無序區中找到最小資料並儲存其陣列下標 9 if(a[j]<a[minIndex]) { 10 minIndex=j; 11 } 12 } 13 //將最小元素放到本次迴圈的前端 14 temp=a[i]; 15 a[i]=a[minIndex]; 16 a[minIndex]=temp; 17 } 18 }
(4)插入排序
每步將一個待排序的記錄,按其順序碼大小插入到前面已經排序的字序列的合適位置(從後向前找到合適位置後),直到全部插入排序完為止。
每一個數和它前面的數依次進行比較,因為前面的數的順序是已經排好的
1 private static int[] insertSort(int[]arr){ 2 for(int i=1;i<arr.length;i++){ 3 for(int j=i;j>0;j--){ 4 if(arr[j]<arr[j-1]){ 5 int temp=arr[j]; 6 arr[j]=arr[j-1]; 7 arr[j-1]=temp; 8 }else{ 9 break; 10 } 11 } 12 } 13 return arr; 14 }
(5)希爾排序
把記錄按下標的一定增量分組,對每組使用直接插入排序演算法排序;隨著增量逐漸減少,每組包含的關鍵詞越來越多,當增量減至1時,整個檔案恰被分成一組,演算法便終止。
1 public static void main(String [] args) 2 { 3 int[]a={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,1}; 4 //希爾排序 5 int d=a.length; 6 while(true){ 7 d=d/2; 8 for(int x=0;x<d;x++){ 9 for(int i=x+d;i<a.length;i=i+d){ 10 int temp=a[i]; 11 int j; 12 for(j=i-d;j>=0&&a[j]>temp;j=j-d){ 13 a[j+d]=a[j]; 14 } 15 a[j+d]=temp; 16 } 17 } 18 if(d==10){ 19 break; 20 } 21 } 22 }
(6)歸併排序
建立在歸併操作上的一種有效的排序演算法,該演算法是採用分治法(Divide and Conquer)的一個非常典型的應用。將已有序的子序列合併,得到完全有序的序列;即先使每個子序列有序,再使子序列段間有序。若將兩個有序表合併成一個有序表,稱為二路歸併。時間複雜度O(nlogn) 。
1 public static int[] sort(int[] nums, int low, int high) { 2 int mid = (low + high) / 2; 3 if (low < high) { 4 // 左邊 5 sort(nums, low, mid); 6 // 右邊 7 sort(nums, mid + 1, high); 8 // 左右歸併 9 merge(nums, low, mid, high); 10 } 11 return nums; 12 }
(6)堆排序
利用堆積樹(堆)這種資料結構所設計的一種排序演算法,它是選擇排序的一種。可以利用陣列的特點快速定位指定索引的元素。(暫沒理解)
4.遞迴、迭代
遞迴是自己呼叫自己,直到滿足結束遞迴的條件時結束。迭代是不斷的迴圈,直接迴圈結束。一般來說,能用迭代就不用遞迴,遞迴消耗資源大。
1 遞迴 2 int recursion(...){ 3 if(...) { //遞迴終止條件 4 return abc(...); 5 } 6 return 0; 7 } 8 9 迭代 10 int iteration(...){ 11 for(; ; ;) { //迭代終止條件 12 a = b + c; 13 } 14 }
5.位操作
位操作與邏輯運算子是2種不同的東西,初學之時,自己還經常記不清。位操作有6種,即與(&)、或(|)、異或(^)、取反(~)、左移(<<)、右移(>>)。在這些位操作運算子中,只有取反(~)是彈幕運算子,其他5種都是雙目運算子。
6.概率
7.排列組合