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如何快速掌握Java中的搜索算法和排序算法

时间:2024-7-13 14:22     作者:韩俊     分类: Java


这篇文章主要介绍“如何快速掌握Java中的搜索算法和排序算法”,在日常操作中,相信很多人在如何快速掌握Java中的搜索算法和排序算法问题上存在疑惑,小编查阅了各式资料,整理出简单好用的操作方法,希望对大家解答”如何快速掌握Java中的搜索算法和排序算法”的疑惑有所帮助!接下来,请跟着小编一起来学习吧!

一、搜索算法

二分算法

二分算法(Binary Search)又称折半查找,是一种高效的查找算法。它的基本思想是:将有序数组(或集合)一分为二,若当前中间元素等于目标元素,则查找成功;若当前中间元素大于目标元素,则查找左半部分;若当前中间元素小于目标元素,则查找右半部分。重复以上步骤,直到查找到目标元素或查找区间为空,查找失败。

下面是用Java实现的二分算法:

public static int binarySearch(int[] arr, int target) {
    if (arr == null || arr.length == 0) {
        return -1;
    }
    int left = 0;
    int right = arr.length - 1;
    while (left <= right) {
        int mid = left + (right - left) / 2;
        if (arr[mid] == target) {
            return mid;
        } else if (arr[mid] > target) {
            right = mid - 1;
        } else {
            left = mid + 1;
        }
    }
    return -1;
}

上述方法使用了一组有序的整数数组和一个目标值作为参数,返回目标值在数组中的索引;如果目标值不存在于数组中,就返回 -1。

算法的核心是 while 循环,它在 left 和 right 满足特定条件的情况下反复执行:

    如果 mid 等于 target,则返回 mid,算法结束;

    如果 mid 大于 target,则在左侧继续查找,即将 right 设置为 mid - 1;

    如果 mid 小于 target,则在右侧继续查找,即将 left 设置为 mid + 1。

每次循环时,我们使用 mid = left + (right - left) / 2 计算出中间元素的索引。需要注意的是,我们必须使用 left + right 的形式,而不能使用 (left + right) / 2 的形式,否则可能会导致整数溢出问题。

二、排序算法

在Java中,排序算法是通过实现Comparable或Comparator接口来实现的。以下是几种常用的排序算法和它们的实现方法:

冒泡排序

冒泡排序是一种简单的排序算法。它的思想是不断地比较相邻的两个元素,如果顺序不对,就交换位置。这个过程就像水泡不断往上升一样,所以叫冒泡排序。

public static void bubbleSort(int[] arr) {
    int temp;
    for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
        for (int j = 0; j < arr.length - i - 1; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                //交换位置
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
    }
}

选择排序

选择排序的思想是,从未排序的元素中选择最小的元素放到已排序的末尾。每次找到最小元素后,与当前未排序的第一个元素交换位置。

public static void selectionSort(int[] arr) {
    int minIndex;
    for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
        minIndex = i;
        for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
            if (arr[j] < arr[minIndex]) {
                minIndex = j;
            }
        }
        //交换位置
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[minIndex];
        arr[minIndex] = temp;
    }
}

插入排序

插入排序的思想是,将未排序元素插入到已排序的合适位置。从未排序的元素中选择一个元素,在已排序的元素中从后往前遍历,如果比已排序的元素小,则向后移动一个位置,继续比较;直到找到比未排序的元素小的位置,然后插入到这个位置。

public static void insertionSort(int[] arr) {
    int preIndex, current;
    for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
        preIndex = i - 1;
        current = arr[i];
        while (preIndex >= 0 && arr[preIndex] > current) {
            arr[preIndex + 1] = arr[preIndex];
            preIndex--;
        }
        arr[preIndex + 1] = current;
    }
}

快速排序

快速排序是一种基于分治思想的排序算法。它选择一个基准点,将数组分成小于等于基准点和大于基准点的两个子数组,然后递归地对两个子数组排序。

public static void quickSort(int[] arr, int left, int right) {
    if (left < right) {
        int i = left, j = right, pivot = arr[left];
        while (i < j) {
            while (i < j && arr[j] >= pivot) {
                j--;
            }
            if (i < j) {
                arr[i++] = arr[j];
            }
            while (i < j && arr[i] <= pivot) {
                i++;
            }
            if (i < j) {
                arr[j--] = arr[i];
            }
        }
        arr[i] = pivot;
        quickSort(arr, left, i - 1);
        quickSort(arr, i + 1, right);
    }
}

标签: java

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