Java基础之数组
2021/7/19 11:06:36
本文主要是介绍Java基础之数组，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！
文章目录
-
- 数组的概述
- 一维数组的使用
-
- 一维数组的使用：声明
- 一维数组的使用：初始化
- 一维数组的使用：数组元素的引用
- 一维数组的使用：数组元素的默认初始化值
- 创建基本数据类型数组
- 内存的简化结构
-
- 一维数组的内存解析
- 练习1
- 练习2.
- 二维数组的使用
-
- 二维数组[ ][ ]：数组中的数组
- 二维数组的内存解析
- 练习3
- 练习4
- 数组中涉及的常见算法
-
-
- 1.数组元素的赋值(杨辉三角、回形数等)
- 2.求数值型数组中元素的最大值、最小值、平均数、总和等
- 3.数组的复制、反转、查找(线性查找、二分法查找)
- 4.数组元素的排序算法
-
- 练习5
- 练习6
- 练习7
-
- 二分法查找算法
- 排序算法：
-
- 排序算法分类：内部排序和外部排序。
- 十大内部排序算法
-
-
-
- (简单)选择排序.gif
- (直接)插入排序.gif
- 堆排序.gif
- 归并排序.gif
- 基数排序.gif
- 计数排序.gif
- 快速排序.gif
- 冒泡排序.gif
- 桶排序.png
- 希尔排序.gif
-
-
- 算法的5大特征
-
- 冒泡排序
- 快速排序
- 排序算法性能对比
-
- 各种内部排序方法性能比较
- 排序算法的选择
- Arrays工具类的使用
- 数组使用中的常见异常
数组的概述
- 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。 - 数组的常见概念
- 数组名
- 下标(或索引)
- 元素
- 数组的长度
- 数组本身是引用数据类型，而数组中的元素可以是任何数据类型，包括 基本数据类型和引用数据类型。
- 创建数组对象会在内存中开辟一整块连续的空间，而数组名中引用的是 这块连续空间的首地址。
- 数组的长度一旦确定，就不能修改。
- 我们可以直接通过下标(或索引)的方式调用指定位置的元素，速度很快。
- 数组的分类：
按照维度：一维数组、二维数组、三维数组、…
按照元素的数据类型分：基本数据类型元素的数组、引用数据类型元素的数组(即对象数组)
一维数组的使用
一维数组的使用：声明
- 一维数组的声明方式：
type var[] 或 type[] var；
例如：
int a[]; int[] a1; double b[]; String[] c; //引用类型变量数组
- Java语言中声明数组时不能指定其长度(数组中元素的数)， 例如： int a[5]; //非法
一维数组的使用：初始化
- 动态初始化：数组声明且为数组元素分配空间与赋值的操作分开进行
int[] arr = new int[3];
arr[0] = 3;
arr[1] = 9;
arr[2] = 8;
String names[];
names = new String[3]; names[0] = “钱学森”;
names[1] = “邓稼先”;
names[2] = “袁隆平”;
- 静态初始化：在定义数组的同时就为数组元素分配空间并赋值。
int arr[] = new int[]{ 3, 9, 8};
或
int[] arr = {3,9,8};
String names[] = {
“李四光”,“茅以升”,“华罗庚”
}
一维数组的使用：数组元素的引用
-
定义并用运算符new为之分配空间后，才可以引用数组中的每个元素；
-
数组元素的引用方式：数组名[数组元素下标]
-
数组元素下标可以是整型常量或整型表达式。如a[3] , b[i] , c[6*i];
-
数组元素下标从0开始；长度为n的数组合法下标取值范围: 0 —>n-1；如
int a[]=new int[3];可引用的数组元素为a[0]、a[1]、a[2]
-
-
每个数组都有一个属性length指明它的长度，例如：
a.length指明数组a的长度(元素个数)- 数组一旦初始化，其长度是不可变的
一维数组的使用：数组元素的默认初始化值
- 数组是引用类型，它的元素相当于类的成员变量，因此数组一经分配空间，其中的每个元素也被按照成员变量同样的方式被隐式 初始化。例如：
public class Test {
public static void main(String argv[]){
int a[]= new int[5];
System.out.println(a[3]); //a[3]的默认值为0
}
}
- 对于基本数据类型而言，默认初始化值各有不同
- 对于引用数据类型而言，默认初始化值为null(注意与0不同！)
| 数组元素类型 | 元素默认初始值 |
|---|---|
| byte | 0 |
| short | 0 |
| int | 0 |
| long | 0L |
| float | 0.0F |
| double | 0.0 |
| char | 0或写为:’\u0000’(表现为空) |
| boolean | false |
| 引用类型 | null |
创建基本数据类型数组
- Java中使用关键字new来创建数组
- 如下是创建基本数据类型元素的一维数组
public class Test{
public static void main(String args[]){
int[] s;//图示1
s = new int[10];
for ( int i=0; i<10; i++ ) {
s[i] =2*i+1;
System.out.println(s[i]);
}
}
}
图示1处内存状态：
public class Test{
public static void main(String args[]){
int[] s;
s = new int[10];//图示2
//int[] s=new int[10];
//基本数据类型数组在显式赋值之前，
//Java会自动给他们赋默认值。
for ( int i=0; i<10; i++ ) {
s[i] =2*i+1;
System.out.println(s[i]);
}
}
}
图示2处内存状态：
public class Test{
public static void main(String args[]){
int[] s;
s = new int[10];
for ( int i=0; i<10; i++ ) {
s[i] =2*i+1;//图示3
System.out.println(s[i]);
}
}
}
图示3处内存状态：
内存的简化结构
一维数组的内存解析
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。
public class ArrayTest {
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);
}
}
练习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。
1 package com.ak.java;
2
3 import java.util.Scanner;
4
5 /*
6 * 2. 从键盘读入学生成绩，找出最高分，并输出学生成绩等级。
7 成绩>=最高分-10 等级为’A’
8 成绩>=最高分-20 等级为’B’
9 成绩>=最高分-30 等级为’C’
10 其余 等级为’D’
11
12 提示：先读入学生人数，根据人数创建int数组，存放学生成绩。
13
14 *
15 */
16 public class ArrayDemo1 {
17 public static void main(String[] args) {
18 //1.使用Scanner，读取学生个数
19 Scanner scanner = new Scanner(System.in);
20 System.out.println("请输入学生人数：");
21 int number = scanner.nextInt();
22
23 //2.创建数组，存储学生成绩：动态初始化
24 int[] scores = new int[number];
25 //3.给数组中的元素赋值
26 System.out.println("请输入" + number + "个学生成绩：");
27 int maxScore = 0;
28 for(int i = 0;i < scores.length;i++){
29 scores[i] = scanner.nextInt();
30 //4.获取数组中的元素的最大值:最高分
31 if(maxScore < scores[i]){
32 maxScore = scores[i];
33 }
34 }
35 // for(int i = 0;i < scores.length;i++){
36 // if(maxScore < scores[i]){
37 // maxScore = scores[i];
38 // }
39 // }
40
41 //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
42 char level;
43 for(int i = 0;i < scores.length;i++){
44 if(maxScore - scores[i] <= 10){
45 level = 'A';
46 }else if(maxScore - scores[i] <= 20){
47 level = 'B';
48 }else if(maxScore - scores[i] <= 30){
49 level = 'C';
50 }else{
51 level = 'D';
52 }
53
54 System.out.println("student " + i +
55 " score is " + scores[i] + ",grade is " + level);
56 }
57
58 }
59 }
二维数组的使用
- 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
- 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。
二维数组[ ][ ]：数组中的数组
-
格式1（动态初始化）： int[][] arr = new int[3][2];
-
定义了名称为 arr 的二维数组
-
二维数组中有3个一维数组
-
每一个一维数组中有2个元素
-
一维数组的名称分别为 arr[0], arr[1], arr[2]
-
给第一个一维数组1脚标位赋值为78写法是： arr[0][1] = 78;
-
-
格式2（动态初始化）： int[][] arr = new int[3][];
-
二维数组中有3个一维数组。
-
每个一维数组都是默认初始化值null (注意：区别于格式1）
-
可以对这个三个一维数组分别进行初始化
arr[0] = new int[3]; arr[1] = new int[1]; arr[2] = new int[2];
- 注：
int[][]arr = new int[][3]; //非法
-
-
格式3（静态初始化）： int[][] arr = new int[][]{{3,8,2},{2,7},{9,0,1,6}};
-
定义一个名称为arr的二维数组，二维数组中有三个一维数组 每一个一维数组中具体元素也都已初始化。
-
第一个一维数组 arr[0] = {3,8,2};
-
第二个一维数组 arr[1] = {2,7};
-
第三个一维数组 arr[2] = {9,0,1,6};
-
第三个一维数组的长度表示方式： arr[2].length;
-
注意特殊写法情况： int[] x,y[]; x是一维数组，y是二维数组。
-
Java中多维数组不必都是规则矩阵形式。
-
例子：
int[][] arr = new int[3][2];
或者
int[][] arr = new int[3][]; arr[0] = new int[2]; arr[1] = new int[2]; arr[2] = new int[2];
int[][] arr = new int[3][];
arr[0] = new int[2];
arr[1] = new int[3];
arr[2] = new int[4];
二维数组的内存解析
练习3
获取arr数组中所有元素的和。 提示：使用for的嵌套循环即可。
1 package com.ak.java;
2
3 public class ArrayExer1 {
4
5 public static void main(String[] args) {
6 int[][] arr = new int[][]{{3,5,8},{12,9},{7,0,6,4}};
7
8 int sum = 0;//记录总和
9 for(int i = 0;i < arr.length;i++){
10 for(int j = 0;j < arr[i].length;j++){
11 sum += arr[i][j];
12 }
13 }
14
15 System.out.println("总和为：" + sum);
16 }
17
18 }
练习4
声明：
int[] x,y[];在给x,y变量赋值以后，以下选项允许通过编译的是：提示：
一维数组：int[] x或者int x[]
二维数组：int[][] y或者int[] y[]或 者int y[][]a )
x[0] = y;no
b)y[0] = x;yes
c)y[0][0] = x;no
d)x[0][0] = y;no
e)y[0][0] = x[0];yes
f)x = y;no
数组中涉及的常见算法
1.数组元素的赋值(杨辉三角、回形数等)
2.求数值型数组中元素的最大值、最小值、平均数、总和等
3.数组的复制、反转、查找(线性查找、二分法查找)
4.数组元素的排序算法
练习5
使用二维数组打印一个 10 行杨辉三角。
【提示】
-
第一行有 1 个元素, 第 n 行有 n 个元素
-
每一行的第一个元素和最后一个元素都是 1
-
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];
1 package com.ak.java;
2 /*
3 * 使用二维数组打印一个 10 行杨辉三角。
4
5 【提示】
6 1. 第一行有 1 个元素, 第 n 行有 n 个元素
7 2. 每一行的第一个元素和最后一个元素都是 1
8 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：
9 yanghui[i][j] = yanghui[i-1][j-1] + yanghui[i-1][j];
10 *
11 */
12 public class YangHuiTest {
13
14 public static void main(String[] args) {
15 //1.声明并初始化二维数组
16 int[][] yangHui = new int[10][];
17
18 //2.给数组的元素赋值
19 for(int i = 0;i < yangHui.length;i++){
20 yangHui[i] = new int[i + 1];
21
22 //2.1 给首末元素赋值
23 yangHui[i][0] = yangHui[i][i] = 1;
24 //2.2 给每行的非首末元素赋值
25 //if(i > 1){
26 for(int j = 1;j < yangHui[i].length - 1;j++){
27 yangHui[i][j] = yangHui[i-1][j-1] + yangHui[i-1][j];
28 }
29 //}
30 }
31
32 //3.遍历二维数组
33 for(int i = 0;i < yangHui.length;i++){
34 for(int j = 0;j < yangHui[i].length;j++){
35 System.out.print(yangHui[i][j] + " ");
36 }
37 System.out.println();
38 }
39 }
40 }
练习6
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。
提示：
[0,1) * 90 --->[0,90) + 10 ---> [10,100) --->[10,99](int)(Math.random() * 90 + 10)
1 package com.ak.java;
2 /*
3 * 算法的考查：求数值型数组中元素的最大值、最小值、平均数、总和等
4 *
5 * 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，
6 * 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。
7 * 要求：所有随机数都是两位数。
8 *
9 * [10,99]
10 * 公式：(int)(Math.random() * (99 - 10 + 1) + 10)
11 *
12 */
13 public class ArrayTest1 {
14 public static void main(String[] args) {
15 int[] arr = new int[10];
16
17 for(int i = 0;i < arr.length;i++){
18 arr[i] = (int)(Math.random() * (99 - 10 + 1) + 10);
19 }
20
21 //遍历
22 for(int i = 0;i < arr.length;i++){
23 System.out.print(arr[i] + "\t");
24 }
25 System.out.println();
26
27 //求数组元素的最大值
28 int maxValue = arr[0];
29 for(int i = 1;i < arr.length;i++){
30 if(maxValue < arr[i]){
31 maxValue = arr[i];
32 }
33 }
34 System.out.println("最大值为：" + maxValue);
35
36 //求数组元素的最小值
37 int minValue = arr[0];
38 for(int i = 1;i < arr.length;i++){
39 if(minValue > arr[i]){
40 minValue = arr[i];
41 }
42 }
43 System.out.println("最小值为：" + minValue);
44 //求数组元素的总和
45 int sum = 0;
46 for(int i = 0;i < arr.length;i++){
47 sum += arr[i];
48 }
49 System.out.println("总和为：" + sum);
50 //求数组元素的平均数
51 int avgValue = sum / arr.length;
52 System.out.println("平均数为：" + avgValue);
53 }
54 }
练习7
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。
思考：array1和array2是什么关系？
拓展：修改题目，实现array2对array1数组的复制
1 package com.ak.java;
2 /*
3 * 使用简单数组
4 (1)创建一个名为ArrayExer2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。
5 (2)使用大括号{}，把array1初始化为8个素数：2,3,5,7,11,13,17,19。
6 (3)显示array1的内容。
7 (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。
8 *
9 * 思考：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。
10 * 拓展：修改题目，实现array2对array1数组的复制
11 */
12 public class ArrayExer2 {
13 public static void main(String[] args) { //alt + /
14 int[] array1,array2;
15
16 array1 = new int[]{2,3,5,7,11,13,17,19};
17
18 //显示array1的内容
19 for(int i = 0;i < array1.length;i++){
20 System.out.print(array1[i] + "\t");
21 }
22
23 //赋值array2变量等于array1
24 //不能称作数组的复制。
25 array2 = array1;
26
27 //修改array2中的偶索引元素，使其等于索引值(如array[0]=0,array[2]=2)
28 for(int i = 0;i < array2.length;i++){
29 if(i % 2 == 0){
30 array2[i] = i;
31 }
32
33 }
34 System.out.println();
35 //打印出array1
36 for(int i = 0;i < array1.length;i++){
37 System.out.print(array1[i] + "\t");
38 }
39 }
40 }
1 package com.ak.java;
2 /*
3 * 使用简单数组
4 * 拓展：修改题目，实现array2对array1数组的复制
5 */
6 public class ArrayExer3 {
7 public static void main(String[] args) { //alt + /
8 int[] array1,array2;
9
10 array1 = new int[]{2,3,5,7,11,13,17,19};
11
12 //显示array1的内容
13 for(int i = 0;i < array1.length;i++){
14 System.out.print(array1[i] + "\t");
15 }
16
17 //数组的复制:
18 array2 = new int[array1.length];
19 for(int i = 0;i < array2.length;i++){
20 array2[i] = array1[i];
21 }
22
23
24 //修改array2中的偶索引元素，使其等于索引值(如array[0]=0,array[2]=2)
25 for(int i = 0;i < array2.length;i++){
26 if(i % 2 == 0){
27 array2[i] = i;
28 }
29
30 }
31 System.out.println();
32 //打印出array1
33 for(int i = 0;i < array1.length;i++){
34 System.out.print(array1[i] + "\t");
35 }
36 }
37 }
二分法查找算法
1 package com.ak.java;
2 /*
3 * 算法的考查：数组的复制、反转、查找(线性查找、二分法查找)
4 *
5 *
6 */
7 public class ArrayTest2 {
8
9 public static void main(String[] args) {
10
11 String[] arr = new String[]{"JJ","DD","MM","BB","GG","AA"};
12
13
14 //数组的复制(区别于数组变量的赋值：arr1 = arr)
15 String[] arr1 = new String[arr.length];
16 for(int i = 0;i < arr1.length;i++){
17 arr1[i] = arr[i];
18 }
19
20 //数组的反转
21 //方法一：
22 // for(int i = 0;i < arr.length / 2;i++){
23 // String temp = arr[i];
24 // arr[i] = arr[arr.length - i -1];
25 // arr[arr.length - i -1] = temp;
26 // }
27
28 //方法二：
29 // for(int i = 0,j = arr.length - 1;i < j;i++,j--){
30 // String temp = arr[i];
31 // arr[i] = arr[j];
32 // arr[j] = temp;
33 // }
34
35 //遍历
36 for(int i = 0;i < arr.length;i++){
37 System.out.print(arr[i] + "\t");
38 }
39
40 System.out.println();
41 //查找（或搜索）
42 //线性查找：
43 String dest = "BB";
44 //dest = "CC";
45
46 boolean isFlag = true;
47
48 for(int i = 0;i < arr.length;i++){
49
50 if(dest.equals(arr[i])){
51 System.out.println("找到了指定的元素，位置为：" + i);
52 isFlag = false;
53 break;
54 }
55
56 }
57 if(isFlag){
58 System.out.println("很遗憾，没有找到的啦！");
59
60 }
61 //二分法查找：(熟悉)
62 //前提：所要查找的数组必须有序。
63 int[] arr2 = new int[]{-98,-34,2,34,54,66,79,105,210,333};
64
65 int dest1 = 34;
66 //dest1 = 35;
67 int head = 0;//初始的首索引
68 int end = arr2.length - 1;//初始的末索引
69 boolean isFlag1 = true;
70 while(head <= end){
71
72 int middle = (head + end)/2;
73
74 if(dest1 == arr2[middle]){
75 System.out.println("找到了指定的元素，位置为：" + middle);
76 isFlag1 = false;
77 break;
78 }else if(arr2[middle] > dest1){
79 end = middle - 1;
80 }else{//arr2[middle] < dest1
81 head = middle + 1;
82 }
83
84
85 }
86
87 if(isFlag1){
88 System.out.println("很遗憾，没有找到的啦！");
89 }
90
91
92 }
93 }
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：
- 时间复杂度：分析关键字的比较次数和记录的移动次数
- 空间复杂度：分析排序算法中需要多少辅助内存
- 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。
十大内部排序算法
- 选择排序
-
直接选择排序
-
堆排序(讲解过程)
-
- 交换排序
- 冒泡排序
- 快速排序(要能够手写源码)
- 插入排序
- 直接插入排序
- 折半插入排序
- Shell（希尔）排序
- 归并排序(讲解过程)
- 桶式排序
- 基数排序
(简单)选择排序.gif
(直接)插入排序.gif
堆排序.gif
归并排序.gif
基数排序.gif
计数排序.gif
快速排序.gif
冒泡排序.gif
桶排序.png
希尔排序.gif
算法的5大特征
| 特征 | 说明 |
|---|---|
| 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）。
冒泡排序
-
介绍：
冒泡排序的原理非常简单，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。 -
排序思想：
- 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大（升序），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 比较为止。
1 package com.ak.java;
2 /*
3 * 数组的冒泡排序的实现
4 *
5 */
6 public class BubbleSortTest {
7 public static void main(String[] args) {
8
9 int[] arr = new int[]{43,32,76,-98,0,64,33,-21,32,99};
10
11 //冒泡排序
12 for(int i = 0;i < arr.length - 1;i++){
13
14 for(int j = 0;j < arr.length - 1 - i;j++){
15
16 if(arr[j] > arr[j + 1]){
17 int temp = arr[j];
18 arr[j] = arr[j + 1];
19 arr[j + 1] = temp;
20 }
21
22 }
23
24 }
25
26
27
28
29 for(int i = 0;i < arr.length;i++){
30 System.out.print(arr[i] + "\t");
31 }
32
33 }
34 }
快速排序
-
介绍：
-
快速排序通常明显比同为O(nlogn)的其他算法更快，因此常被采用，而且快排采用了分治法的思想，所以在很多笔试面试中能经常看到快排的影子。可 见掌握快排的重要性。
-
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。
1 package com.ak.java;
2
3 /**
4 * 快速排序
5 * 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，
6 * 则分别对这两部分继续进行排序，直到整个序列有序。
7 */
8 public class QuickSort {
9 private static void swap(int[] data, int i, int j) {
10 int temp = data[i];
11 data[i] = data[j];
12 data[j] = temp;
13 }
14
15 private static void subSort(int[] data, int start, int end) {
16 if (start < end) {
17 int base = data[start];
18 int low = start;
19 int high = end + 1;
20 while (true) {
21 while (low < end && data[++low] - base <= 0)
22 ;
23 while (high > start && data[--high] - base >= 0)
24 ;
25 if (low < high) {
26 swap(data, low, high);
27 } else {
28 break;
29 }
30 }
31 swap(data, start, high);
32
33 subSort(data, start, high - 1);//递归调用
34 subSort(data, high + 1, end);
35 }
36 }
37 public static void quickSort(int[] data){
38 subSort(data,0,data.length-1);
39 }
40
41
42 public static void main(String[] args) {
43 int[] data = { 9, -16, 30, 23, -30, -49, 25, 21, 30 };
44 System.out.println("排序之前：\n" + java.util.Arrays.toString(data));
45 quickSort(data);
46 System.out.println("排序之后：\n" + java.util.Arrays.toString(data));
47 }
48 }
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时稳定的；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
- 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。
- 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；
- 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。
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。
方法 说明 boolean equals(int[] a,int[] b) 判断两个数组是否相等。 tring toString(int[] a) 输出数组信息。 oid fill(int[] a,int val) 将指定值填充到数组之中。 oid sort(int[] a) 对数组进行排序。 int binarySearch(int[] a,int key) 对排序后的数组进行二分法检索指定的值。 -
java.util.Arrays类的sort()方法提供了数组元素排序功能：
1 import java.util.Arrays; 2 3 public class SortTest { 4 public static void main(String[] args) { 5 int [] numbers = {5,900,1,5,77,30,64,700}; 6 Arrays.sort(numbers); 7 for(int i = 0; i < numbers.length; i++){ 8 System.out.println(numbers[i]); 9 } 10 } 11 }
1 package com.ak.java;
2
3 import java.util.Arrays;
4
5 /*
6 * java.util.Arrays:操作数组的工具类，里面定义了很多操作数组的方法
7 *
8 *
9 */
10 public class AraysDemo {
11 public static void main(String[] args) {
12
13 //1.boolean equals(int[] a,int[] b):判断两个数组是否相等。
14 int[] arr1 = new int[]{1,2,3,4};
15 int[] arr2 = new int[]{1,3,2,4};
16 boolean isEquals = Arrays.equals(arr1, arr2);
17 System.out.println(isEquals);
18
19 //2.String toString(int[] a):输出数组信息。
20 System.out.println(Arrays.toString(arr1));
21
22
23 //3.void fill(int[] a,int val):将指定值填充到数组之中。
24 Arrays.fill(arr1,10);
25 System.out.println(Arrays.toString(arr1));
26
27
28 //4.void sort(int[] a):对数组进行排序。
29 Arrays.sort(arr2);
30 System.out.println(Arrays.toString(arr2));
31
32 //5.int binarySearch(int[] a,int key)
33 int[] arr3 = new int[]{-98,-34,2,34,54,66,79,105,210,333};
34 int index = Arrays.binarySearch(arr3, 210);
35 if(index >= 0){
36 System.out.println(index);
37 }else{
38 System.out.println("未找到");
39 }
40
41
42 }
43 }
数组使用中的常见异常
-
数组脚标越界异常(ArrayIndexOutOfBoundsException)
int[] arr = new int[2];
System.out.println(arr[2]);
System.out.println(arr[-1]);
访问到了数组中的不存在的脚标时发生。 -
空指针异常(NullPointerException)
int[] arr = null;
System.out.println(arr[0]);
arr引用没有指向实体，却在操作实体中的元素时。
1 package com.ak.java;
2 /*
3 * 数组中的常见异常：
4 * 1. 数组角标越界的异常：ArrayIndexOutOfBoundsExcetion
5 *
6 * 2. 空指针异常：NullPointerException
7 *
8 */
9 public class ArrayExceptionTest {
10 public static void main(String[] args) {
11
12 //1. 数组角标越界的异常：ArrayIndexOutOfBoundsExcetion
13 int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};
14
15 // for(int i = 0;i <= arr.length;i++){
16 // System.out.println(arr[i]);
17 // }
18
19 // System.out.println(arr[-2]);
20
21 // System.out.println("hello");
22
23 //2.2. 空指针异常：NullPointerException
24 //情况一：
25 // int[] arr1 = new int[]{1,2,3};
26 // arr1 = null;
27 // System.out.println(arr1[0]);
28
29 //情况二：
30 // int[][] arr2 = new int[4][];
31 // System.out.println(arr2[0][0]);
32
33 //情况三：
34 String[] arr3 = new String[]{"AA","BB","CC"};
35 arr3[0] = null;
36 System.out.println(arr3[0].toString());
37 }
38 }
这篇关于Java基础之数组的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对大家有所帮助，也希望大家多多支持为之网！
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