• 32-Java数据结构与算法实战

    31-Java数据结构与算法实战-qianfeng-笔记

    文章目录

    一、数组(最大值 最小值算法)

    ①：二维数组

     二维数组示例：JAVA中没有真正的多维数组，多维数组的表示方式是数组中的元素还是数组。
 一起来参加屌丝程序员大赛吧，有3个班级各3名学员参赛，
 记录每个学员的成绩，并计算每个班的平均分。

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 二维数组示例：JAVA中没有真正的多维数组，多维数组的表示方式是数组中的元素还是数组。
 一起来参加屌丝程序员大赛吧，有3个班级各3名学员参赛，
 记录每个学员的成绩，并计算每个班的平均分。
 */
public class ArrayDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] scores = {{78,98,88},{87,96,85},{67,78,89}};
        int classLen = scores.length;
        for (int i = 0; i < classLen; i++) {
            int classNum = scores[i].length;
            int sum = 0;
            for (int j = 0; j < classNum; j++) {
                sum += scores[i][j];
            }
            int avg = sum / classNum;
            System.out.println("第"+ (i+1) +"个班级平均分为："+ avg);
        }
    }
}

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    ②：数列中最大值最小值算法

    /**
 * 求最大值和最小值
 */
public class MaxAndMin {
    public static void main(String[] args) {
        int[] num = {78,26,656,123,7489,21,3};
        System.out.println("最大值为：" + max(num));
        System.out.println("最小值为：" + min(num));
    }
    // 求数列中的最大值
    public static int max(int[] num){
        int max = num[0];
        for (int i = 0; i < num.length; i++) {
            if (num[i] > max){
                max = num[i] + max;
                num[i] = max - num[i];
                max = max - num[i];
            }
        }
        return max;
    }

    // 求数列中的最小值
    public static int min(int[] num){
        int min = num[0];
        for (int i = 0; i < num.length; i++) {
            if (num[i] < min){
                min = num[i] + min;
                num[i] = min - num[i];
                min = min - num[i];
            }
        }
        return min;
    }
}

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    二、排序算法

    ①：冒泡排序算法

    /**
 冒泡排序算法
 冒泡排序算法的运作如下：（从后住前）
 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。在这一点，最后的元素应该会是最大的数
 针对所有的元素重复以上的步聚，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。
 相同元素的前后顺序并没有改变，所以冒泡排序是一种稳定排序算法。
 */
public class Sort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {34,4,67,56,56,456,89};
        // 冒泡排序
        for (int i = 0; i < nums.length - 1; i++) {  // 控制轮数
            for (int j = 0; j < nums.length -1 - i; j++) { // 比较次数
                if (nums[j] > nums[j+1]){
                    nums[j] = nums[j] + nums[j+1];
                    nums[j+1] = nums[j] - nums[j+1];
                    nums[j] = nums[j] - nums[j+1];
                }
            }
        }
        System.out.println(Arrays.toString(nums));
    }
}

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    ②：选择排序算法

        /**
     选择排序算法
     每一趟从待排序的数据元素中选出最小（或最大）的一个元素，
     顺序放在己排好序的数列的最后，直到全部待排序的数据元素排完。
     选择排序是不稳定的排序方法。
     */
    public static void sortDemo2(){
        int[] nums = {34,4,67,56,56,456,89};
        int minIndex = 0; // 用于记录每次比较的最小值下标
        for (int i = 0; i < nums.length - 1; i++) {
            minIndex = i; // 每轮假设一个最小值下标
            for (int j = i + 1; j < nums.length; j++) {
                if (nums[minIndex] > nums[j]){
                    minIndex = j;
                }
            }
            // 判断需要交换的下标是否为自己
            if (minIndex != i){
                nums[i] = nums[i] + nums[minIndex];
                nums[minIndex] = nums[i] - nums[minIndex];
                nums[i] = nums[i] - nums[minIndex];
            }
        }
        System.out.println(Arrays.toString(nums));
    }

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    ③：插入排序算法

        /**
     直接插入排序算法
     (从后向前找到合适位置后插汀)
     基本思想：每步将一个待排序的记录，按其顺序码大小插入到前面已经排序的字序列的合适位置（从后向前找到
     合适位置后)，直到全部插入排序完为止。
     */
    public static void sortDemo3(){
        int[] nums = {34,4,67,56,56,456,89};
        for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
            int temp = nums[i];
            int j = 0;
            for (j = i -1; j>=0; j--){
                if (nums[j] > temp){
                    nums[j+1] = nums[j];
                }else {
                    break;
                }
            }
            if (nums[j+1]!=temp){
                nums[j+1] = temp;
            }
        }
        System.out.println(Arrays.toString(nums));
    }

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    三、二分查找算法

        /**
     二分法查找（折半查找）：前提是在已经好序的数组中，通过将待查找的元素与中间索引值对应的元素进行比
     较，若大于中间素引值对应的元素，去右半部分
     查找，否则，去左半部分查找。依此类推。直到找到为止；找不到返回一个负数。
     * @param nums
     * @param key
     * @return
     */
    public static int searchDemo1(int[] nums, int key){
        int start = 0;
        int end = nums.length - 1;
        while (start <= end){
            int middle = (start + end) / 2;
            if (nums[middle] < key){
                start = middle;
            }else if (nums[middle] > key){
                end = middle;
            }else {
                return middle;
            }
        }
        return -1;
    }

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        public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {34,4,67,56,56,456,89};
        // 1.调用刚刚写的排序算法先进行排序
        int[] nums2 = sortDemo2(nums);
        System.out.println(Arrays.toString(nums2));
        // 2.调用二分查找算法
        int i = searchDemo1(nums2, 89);
        System.out.println(i);
    }

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    四、随机生成多个不重复值算法

    ①：双色球模拟

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    import org.junit.jupiter.api.Test;

import java.util.Arrays;
import java.util.Random;
import java.util.Scanner;

/**
 模拟双色球综合案例
     1、用户选择是机选还是手选号码
     2、接收用户选号(6红，1蓝
     3、生成系统号码(6红，1蓝
     4、比较系统号码和用户号码，记录个数
     5、验证是否中奖
     6、系统号码排序
     7、公布结果
 */
public class RandomDemo {

    private static Scanner input = new Scanner(System.in);
    private static Random random = new Random();
    public static void main(String[] args) {
        // 定义相关的变量
        int[] userRedBall = new int[6]; // 用户选择的红球号码
        int[] sysRedBall = new int[6]; // 系统生成的红球号码
        int userBlueBall = 0; // 用户选择的篮球
        int sysBlueBall = 0; // 系统生成的篮球
        int redCount = 0; //记录用户选择正确的红球数
        int blueCount = 0; // 记录用户选择正确的篮球数
        // 1.准备33个红球号码
        int[] redBall = new int[33]; // 用于存储1-33的红球号码
        for (int i = 0; i < redBall.length; i++) {
            redBall[i] = i + 1;
        }
        // 2. 游戏开始，系统提示
        System.out.println("双色球游戏开始，good luck！");
        System.out.println("请问您是要机选还是手选号码(1:机选，2:手选)");
        boolean flag = true;
        while (flag) {
            int isAuto = input.nextInt();
            switch (isAuto) {
                case 1:
                    // 机选
                    computerSelection(redBall, userRedBall); // 机选红球
                    userBlueBall = random.nextInt(16) + 1; // 机选篮球
                    flag = false;
                    break;
                case 2:
                    // 手选
                    System.out.println("********您需要选择6个红球号码********");
                    for (int i = 0; i < userRedBall.length; i++) {
                        System.out.println("请在（1-33）之间选择第" + (i + 1) + "个红球号码，不可重复选择！");
                        userRedBall[i] = input.nextInt();
                    }
                    System.out.println("请在（1-16）之间选择第1个蓝球号码！");
                    userBlueBall = input.nextInt();
                    flag = false;
                    break;
                default:
                    System.out.println("您输入的数字有误！请重新输入~");
                    System.out.println();
                    System.out.println("请问您是要机选还是手选号码(1:机选，2:手选)");
            }
        }
        // 系统随机生成号码
        // 红球
        computerSelection(redBall, sysRedBall);
        // 篮球
        sysBlueBall = random.nextInt(16) + 1;

        // 统计结果
        // 统计红球
        for (int i = 0; i < userRedBall.length; i++) {
            for (int j = 0; j < sysRedBall.length - redCount; j++) {
                if (userRedBall[i] == sysRedBall[j]) {
                    int temp = sysRedBall[j];
                    sysRedBall[j] = sysRedBall[sysRedBall.length - 1 - redCount];
                    sysRedBall[sysRedBall.length - 1 - redCount] = temp;
                    redCount++;
                    break;
                }
            }
        }
        // 统计篮球
        if (userBlueBall == sysBlueBall) {
            blueCount = 1;
        }

        // 公布系统号码
        System.out.println("本期中将红球号码为：");
        sort(sysRedBall);
        System.out.println(Arrays.toString(sysRedBall));
        System.out.println("本期中将蓝球号码为：" + sysBlueBall);

        // 公布用户选择的号码
        System.out.println("您选择的将红球号码为：");
        sort(userRedBall);
        System.out.println(Arrays.toString(userRedBall));
        System.out.println("您选择的蓝球号码为：" + userBlueBall);
        System.out.println("买双色球，造福你我他！谢谢！");

        // 验证是否中奖
        if (blueCount == 0 && redCount <= 3) {
            System.out.println("谢谢惠顾！");
        } else if (blueCount == 1 && redCount < 3) {
            System.out.println("中了六等奖，5块钱！");
        } else if ((blueCount == 1 && redCount == 3) || (blueCount == 0 && redCount == 4)) {
            System.out.println("中了五等奖，10块钱！");
        } else if ((blueCount == 1 && redCount == 4) || (blueCount == 0 && redCount == 5)) {
            System.out.println("中了四等奖，200块钱！");
        } else if (blueCount == 1 && redCount == 5) {
            System.out.println("中了三等奖，3000块钱！");
        } else if (blueCount == 0 && redCount == 6) {
            System.out.println("中了二等奖，150W！");
        } else if (blueCount == 1 && redCount == 6) {
            System.out.println("中了一等奖，500W！");
        } else {
            System.out.println("系统有误，中将无效！");
        }

    }
    // 选择排序
    public static void sort(int[] ball){
        int minIndex = 0;
        for (int i = 0; i < ball.length - 1; i++) {
            minIndex = i;
            for (int j = 0; j < ball.length; j++) {
                if (ball[minIndex] > ball[j]){
                    minIndex = j;
                }
            }
            if (minIndex != i){
                ball[i] = ball[i] + ball[minIndex];
                ball[minIndex] = ball[i] - ball[minIndex];
                ball[i] = ball[i] - ball[minIndex];
            }
        }
    }

    // 需要随机生成6个1-33之间不重复的数(算法)并存入到userRedBall
    public static void computerSelection(int[] redBall, int[] userRedBall){
        int index = -1;
        for (int i = 0; i < userRedBall.length; i++) {
            index = random.nextInt(redBall.length - i);
            userRedBall[i] = redBall[index];

            int temp = redBall[index];
            redBall[index] = redBall[redBall.length - 1 - i];
            redBall[redBall.length - 1 - i] = temp;
        }
    }
}


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    五、动态数组

    在这里插入图片描述

    ①：创建Chicken类

    package com.example.d4_ArrayObject;

// 小鸡对象(数据对象)
public class Chicken {
    private int id;
    private String name;
    private int age;

    public Chicken() {
    }

    public Chicken(int id, String name, int age) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Chicken{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}


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    ②：创建ChickenManager类

    package com.example.d4_ArrayObject;

import java.util.Arrays;

// 小鸡管理
public class ChickenManager {
    private Chicken[] cs = null;
    private int count = 0; //记录当前数组的元素的个数
    public ChickenManager(int size){
        if (size > 0){
            cs = new Chicken[size];
        }else {
            cs = new Chicken[5];
        }
    }
    // 添加
    public void add(Chicken chicken){
        if (count < cs.length){
            cs[count] = chicken;
            count++;
        }else{
            // 将数组扩充原来的一倍
            int newLen = cs.length * 2;
            cs = Arrays.copyOf(cs,newLen);
            cs[count] = chicken;
        }
    }
    // 删除
    public void delete(int id){
        for (int i = 0; i <= count; i++) {
            if (cs[i].getId() == id) {
                // 找到了要删除的对象，把对象之后的对象前移动一位
                for (int j = i; j < count - 1; j++) {
                    cs[j] = cs[j + 1];
                }
                // 把最后一个对象赋值为空
                cs[count - 1] = null;
                count--;
                break;
            }
        }
    }
    // 更新
    public void update(Chicken chicken){
        Chicken temp = find(chicken.getId());
        if (temp != null){
            temp.setName(chicken.getName());
            temp.setAge(chicken.getAge());
        }
    }
    // 查找
    public Chicken find(int id){
        for (int i = 0; i <= count; i++) {
            if (cs[i].getId() == id){
                return cs[i];
            }
        }
        return null;
    }
    // 输出所有
    public void printAll(){
        System.out.println(Arrays.toString(cs));
    }
    // 返回数组的长度
    public int ArraySize(){
        return cs.length;
    }

}


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    ③：Test类

    package com.example.d4_ArrayObject;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ChickenManager cm = new ChickenManager(5);
        cm.add(new Chicken(1,"小小",10));
        cm.add(new Chicken(2,"小二",8));
        cm.add(new Chicken(3,"小三",9));
        cm.add(new Chicken(4,"小红",3));
        cm.add(new Chicken(5,"小黑",2));
        cm.add(new Chicken(6,"小黑",5));
        System.out.println("数组的长度为："+ cm.ArraySize());
        System.out.println(cm.find(1));
        cm.printAll();
        cm.update(new Chicken(1,"大大",20));
        System.out.println(cm.find(1));
    }
}


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    六、递归算法

    在这里插入图片描述在这里插入图片描述

    package com.example.d4_ArrayObject;

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        int result = jieCheng(5);
        System.out.println(result);
    }
    public static int jieCheng(int num){
       if (num == 1)return 1;
       return num * jieCheng(num -1);
    }
}


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    七、数据结构之链表

    在这里插入图片描述

    package com.example.d5_linked;

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        NodeManager nm = new NodeManager();
        nm.add(5);
        nm.add(4);
        nm.add(3);
        nm.add(2);
        nm.add(1);
        nm.print();
        System.out.println("******************");
        nm.insert(0,10);
        nm.print();
    }
}


class NodeManager{
    private Node root;
    private int currentIndex;
    public void add(int data){
        if (root == null){
            root = new Node(data);
        }else {
            root.addNode(data);
        }
    }
    public void del(int data){
        if (root.getData() == data){
            if (root.next != null){
                root = root.next;
            }else {
                root = null;
            }
        }else {
            root.delNode(data);
        }
    }
    public void print(){
        if (root != null){
            System.out.print(root.getData() +"-->");
            root.printAllNode();
            System.out.println();
        }
    }
    public boolean find(int data){
        if (root == null)return false;
        if (root.getData() == data){
            return true;
        }else{
            return root.findNode(data);
        }
    }
    public boolean update(int oldData, int newData){
        if (root == null) return false;
        if (root.getData() == oldData){
            root.setData(newData);
            return true;
        }else {
            return root.updateNede(oldData,newData);
        }
    }
    public boolean insert(int index, int data){
        if (index < 0 )return false;
        currentIndex = 0;
        if (index == currentIndex){
            Node newNode = new Node(data);
            newNode.next = root;
            root = newNode;
            return true;
        } else {
            return root.insertNode(index, data);
        }
    }

    private class Node{
        private int data;
        private Node next;
        public Node(int data){
            this.data =data;
        }

        public int getData() {
            return data;
        }

        public void setData(int data) {
            this.data = data;
        }

        public Node getNext() {
            return next;
        }

        public void setNext(Node next) {
            this.next = next;
        }
        // 添加节点
        public void addNode(int data){
            if (this.next == null){
                this.next = new Node(data);
            }else {
                this.next.addNode(data);
            }
        }
        // 删除节点
        public void delNode(int data){
            if (this.next != null){
                if (this.next.getData() == data){
                    this.next = this.next.next;
                }else {
                    this.next.delNode(data);
                }
            }
        }
        // 输出所有节点
        public void printAllNode(){
            if (this.next != null){
                System.out.print(this.next.data + (this.next.next != null ?"-->":""));
                this.next.printAllNode();
            }
        }
        // 查找节点是否存在
        public boolean findNode(int data){
            if (this.next != null){
                if (this.next.getData() == data){
                    return true;
                }else {
                    return this.next.findNode(data);
                }
            }
            return false;

        }
        // 修改节点
        public boolean  updateNede(int oldDate, int newDate){
            if (this.next != null){
                if (this.next.getData() == oldDate){
                    this.next.setData(newDate);
                    return true;
                }else {
                    return this.next.updateNede(oldDate, newDate);
                }
            }
            return false;
        }
        // 插入节点 前插
        public boolean insertNode(int index, int data){
            currentIndex++;
            if (index ==currentIndex){
                Node newNode = new Node(data);
                newNode.next = this.next;
              //  this.next = newNode;
                return true;
            }else {
                return this.next.insertNode(index, data);
            }
        }
    }
}


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    八、数据结构值二叉树实现原理

    在这里插入图片描述

    package com.example.d5_linked;

public class BinaryTree {
    private Node root;

    // 添加节点
    public boolean add(int data){
        if (root == null){
            root = new Node(data);
            return true;
        }else {
            return root.addNode(data);
        }
    }
    // 输出节点
    public  void print(){
        root.printNode();
    }

    private class Node{
        private int data;
        private Node left;
        private Node right;

        public Node(int data) {
            this.data = data;
        }

        public int getData() {
            return data;
        }

        public void setData(int data) {
            this.data = data;
        }

        public boolean addNode(int data) {
            if (this.data > data){
                if (this.left == null){
                    this.left = new Node(data);
                    return true;
                }else {
                    return this.left.addNode(data);
                }
            }else {
                if (this.right == null){
                    this.right = new Node(data);
                    return true;
                }else{
                    return this.right.addNode(data);
                }
            }
        }
        // 中序遍历
        public void printNode() {
            if (this.left != null){
                this.left.printNode();
            }
            System.out.print(this.getData() + (this.right==null&&this.left!=null?"":"-->"));
            if (this.right != null){
                this.right.printNode();
            }
        }
    }
}


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    package com.example.d5_linked;

public class BinaryTreeDemo {
    public static void main(String[] args) {
        BinaryTree bt = new BinaryTree();
        bt.add(8);
        bt.add(3);
        bt.add(10);
        bt.add(1);
        bt.add(6);
        bt.add(14);
        bt.add(4);
        bt.add(7);
        bt.add(13);
        bt.print();
    }
}


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    九、ArrayList-与Vector源码分析及比较

    在这里插入图片描述
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    十、LinkedList:实现类与源码分析

    在这里插入图片描述在这里插入图片描述

    十一、HashMap源码分析与哈希表实现原理

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    十二、队列与栈

    在这里插入图片描述
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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/cygqtt/article/details/125840351