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[数据结构与算法]java学习的第五天

动图只是助你理解,跟图文数字没有任何关系

1冒泡排序

冒泡排序(Bubble Sort)是常用的数组排序算法之一,它以简洁的思想与实现方法而备受青睐。

冒泡排序的基本思想是:对比相邻的元素值,如果满足条件就交换元素值,把较小的元素值移动到数组前面,把大的元素值移动到数组后面(也就是交换两个元素的位置),这样数组元素就像气泡一样从底部上升到顶部。

冒泡排序

2选择排序

选择排序原理即是,遍历元素找到一个最小(或最大)的元素,把它放在第一个位置,然后再在剩余元素中找到最小(或最大)的元素,把它放在第二个位置,依次下去,完成排序。

时间复杂度
? ? ? ? 选择排序的时间复杂度为 O(n^2)。

? ? ? ? 第一次需要检查n个元素,但随后检查的元素数依次为n - 1, n – 2, …, 2和1。平均每次检查的元素数为1/2 * n, 因此运行时间为 n * 1/2 * n,简单地写作 O(n^2)。

选择排序

3插入法排序
※ 插入法排序原理
利用插入法对无序数组排序时,我们其实是将数组R划分成两个子区间R[1..i-1](已排好序的有序区)和R[i..n](当前未排序的部分,可称无序区)。插入排序的基本操作是将当前无序区的第1个记录R[i]插人到有序区R[1..i-1]中适当的位置上,使R[1..i]变为新的有序区。因为这种方法每次使有序区增加1个记录,通常称增量法。
插入排序与打扑克时整理手上的牌非常类似。摸来的第1张牌无须整理,此后每次从桌上的牌(无序区)中摸最上面的1张并插入左手的牌(有序区)中正确的位置上。为了找到这个正确的位置,须自左向右(或自右向左)将摸来的牌与左手中已有的牌逐一比较。

插入排序法动态图

?图解:根据其原理,我们把该无序数列看成两个部分,我们不难看出图中,首先我们把第一位3看成是有序数列,剩下的作为无序数列,因为要把后面的无序数列中的数插入到前面有序数列,所以依次把后面的数抽出,在前面找到合适位置插入。如图,先抽出44,与前面比较,比3大放在3后面,再抽出38,与前面比较,比44小,比3大,所以插入到3后面。依次类推,直到最后的一个数也插入到前面的有序数列中。
?

4快速排序

假设我们现在对“6 1 2 7 9 3 4 5 10 8”这个10个数进行排序。首先在这个序列中随便找一个数作为基准数(不要被这个名词吓到了,就是一个用来参照的数,待会你就知道它用来做啥的了)。为了方便,就让第一个数6作为基准数吧。接下来,需要将这个序列中所有比基准数大的数放在6的右边,比基准数小的数放在6的左边,类似下面这种排列:

3 1 2 5 4 6 9 7 10 8

在初始状态下,数字6在序列的第1位。我们的目标是将6挪到序列中间的某个位置,假设这个位置是k。现在就需要寻找这个k,并且以第k位为分界点,左边的数都小于等于6,右边的数都大于等于6。

方法其实很简单:分别从初始序列“6 1 2 7 9 3 4 5 10 8”两端开始“探测”。先从找一个小于6的数,再从找一个大于6的数,然后交换他们。这里可以用两个变量i和j,分别指向序列最左边和最右边。我们为这两个变量起个好听的名字“哨兵i”和“哨兵j”。刚开始的时候让哨兵i指向序列的最左边(即i=1),指向数字6。让哨兵j指向序列的最右边(即=10),指向数字。

这里写图片描述

首先哨兵j开始出动。因为此处设置的基准数是最左边的数,所以需要让哨兵j先出动,这一点非常重要(请自己想一想为什么)。哨兵j一步一步地向左挪动(即j–),直到找到一个小于6的数停下来。接下来哨兵i再一步一步向右挪动(即i++),直到找到一个数大于6的数停下来。最后哨兵j停在了数字5面前,哨兵i停在了数字7面前。

这里写图片描述

这里写图片描述

现在交换哨兵i和哨兵j所指向的元素的值。交换之后的序列如下:

6 1 2?5?9 3 4?7?10 8

这里写图片描述

这里写图片描述

到此,第一次交换结束。接下来开始哨兵j继续向左挪动(再友情提醒,每次必须是哨兵j先出发)。他发现了4(比基准数6要小,满足要求)之后停了下来。哨兵i也继续向右挪动的,他发现了9(比基准数6要大,满足要求)之后停了下来。此时再次进行交换,交换之后的序列如下:

6 1 2 5?4?3?9?7 10 8

第二次交换结束,“探测”继续。哨兵j继续向左挪动,他发现了3(比基准数6要小,满足要求)之后又停了下来。哨兵i继续向右移动,糟啦!此时哨兵i和哨兵j相遇了,哨兵i和哨兵j都走到3面前。说明此时“探测”结束。我们将基准数6和3进行交换。交换之后的序列如下:

3?1 2 5 4?6?9 7 10 8

这里写图片描述

这里写图片描述

这里写图片描述

到此第一轮“探测”真正结束。此时以基准数6为分界点,6左边的数都小于等于6,6右边的数都大于等于6。回顾一下刚才的过程,其实哨兵j的使命就是要找小于基准数的数,而哨兵i的使命就是要找大于基准数的数,直到i和j碰头为止。

OK,解释完毕。现在基准数6已经归位,它正好处在序列的第6位。此时我们已经将原来的序列,以6为分界点拆分成了两个序列,左边的序列是“3 1 2 5 4”,右边的序列是“9 7 10 8”。接下来还需要分别处理这两个序列。因为6左边和右边的序列目前都还是很混乱的。不过不要紧,我们已经掌握了方法,接下来只要模拟刚才的方法分别处理6左边和右边的序列即可。现在先来处理6左边的序列现吧。

左边的序列是“3 1 2 5 4”。请将这个序列以3为基准数进行调整,使得3左边的数都小于等于3,3右边的数都大于等于3。好了开始动笔吧

如果你模拟的没有错,调整完毕之后的序列的顺序应该是:

2 1?3?5 4

OK,现在3已经归位。接下来需要处理3左边的序列“2 1”和右边的序列“5 4”。对序列“2 1”以2为基准数进行调整,处理完毕之后的序列为“1 2”,到此2已经归位。序列“1”只有一个数,也不需要进行任何处理。至此我们对序列“2 1”已全部处理完毕,得到序列是“1 2”。序列“5 4”的处理也仿照此方法,最后得到的序列如下:

1 2 3 4 5 6 9 7 10 8

对于序列“9 7 10 8”也模拟刚才的过程,直到不可拆分出新的子序列为止。最终将会得到这样的序列,如下

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

到此,排序完全结束。细心的同学可能已经发现,快速排序的每一轮处理其实就是将这一轮的基准数归位,直到所有的数都归位为止,排序就结束了。

下面上个霸气的图来描述下整个算法的处理过程。

这里写图片描述

这是为什么呢?

快速排序之所比较快,因为相比冒泡排序,每次交换是跳跃式的。每次排序的时候设置一个基准点,将小于等于基准点的数全部放到基准点的左边,将大于等于基准点的数全部放到基准点的右边。这样在每次交换的时候就不会像冒泡排序一样每次只能在相邻的数之间进行交换,交换的距离就大的多了。因此总的比较和交换次数就少了,速度自然就提高了。当然在最坏的情况下,仍可能是相邻的两个数进行了交换。因此快速排序的最差时间复杂度和冒泡排序是一样的都是O(N2),它的平均时间复杂度为O(NlogN)。其实快速排序是基于一种叫做“二分”的思想。

类加载:(一个类只会加载一次)

  1. 类,静态变量
  2. 类,静态函数
  3. new类的构造方法()

。。。。。。

静态变量只会初始化一次

对象:在程序运行的时候使用new关键字在堆区中创建的一种数据结构

对象的数据结构一定不一样吗?

可能一样,也可能不一样,取决于你自定义结构

类和对象的关系

1从数量上来讲的话:1对多

2存储位置

???类 - 静止的时候存储在磁盘 ?运行的时候加载到方法区

对像 - 静止的时候不存在,运行的时候在堆区

面向对象的三大特性

属性property:指的就是类的成员变量,非静态变量

类的抽象:抽象是设计类的过程,根据物理存在或逻辑存在的某一些事物进行抽象

??????????1抽象类的特征:用属性来描述出来

??????????2抽象类的行为:用方法描述出来

类的封装

封装,即隐藏对象的属性和实现细节,仅对外公开接口,控制在程序中属性的读和修改的访问级别;将抽象得到的数据和行为(或功能)相结合,形成一个有机的整体,也就是将数据与操作数据的源代码进行有机的结合,形成“类”,其中数据和函数都是类的成员。

禁止把对象的属性暴露给外部访问,因为外部可能会非法值

(输入)setter:设值器方法,用于外部对象中属性进行写操作

有参数没有返回值

(输出)getter:读值器方法,用于外部对对象中属性进行读操作

没有参数有返回值

  1. 使用private私有化属性
  2. 为属性添加setter和getter方法

?Setter:方法名叫做set xxx,方法有参数,没有返回值

Getter:方法名叫做get xxx,方法没有参数,有返回值

不直接对外部暴露对象中的读写操作

改为对外部暴露一组setter和getter方法

在外部使用这样的语法修改对象的属性

指针.属性=值 ===>指针.set(值);

在外部使用这样的语法读对象的属性

指针.属性=值 ===>指针.get(值);

创建对象使用的类

//private 成员变量

//public成员方法

//public构造方法

//public ?setter设值器和getter读值器

不创建对象使用的类

静态变量

静态函数

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加:2022-07-04 23:13:18  更:2022-07-04 23:17:22 
 
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