Java实例 Part4:数组及其常用操作
2018-10-29 11:29
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- Part4:数组及其常用操作 Example01:将二维数组的行列交换
- Example02:使用选择排序法对数组进行排序
- Example03:使用冒泡排序法对数组进行排序
- Example04:使用快速排序法对数组排序
- Example05:使用直接插入法对数组进行排序
- Example06:使用sort()方法对数组排序
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Part4:数组及其常用操作
- 数组:具有相同数据类型的数据的集合,可以存储基本数据类型的数据和引用类型的数据。数组是在内存中分配的一连串的空间。
- 声明方法:(以整型数组为例)
一维数组:int[] array 或 int array[];
二维数组:int[][] array 或 int array[][]; - Java语言中声明数组时不能指定其长度(数组中元素的数),应该是
int[] array = new int[10];
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Example01:将二维数组的行列交换
运行结果:
实现代码:
public class Example01 { public static void main(String[] args) { int[][] array = {{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}}; System.out.println("行列调换前:"); exchange(array); int[][] newArray = new int[array.length][array.length]; for (int i = 0;i<array.length;i++) { //调整数组行列数据 for (int j = 0; j < array.length; j++) { newArray[i][j] = array[j][i]; } } System.out.println("行列调换后:"); exchange(newArray); } public static void exchange(int[][] array){ for (int i = 0;i<array.length;i++){ //遍历数组 for (int j = 0;j<array.length;j++){ System.out.print(array[i][j]+"\t"); } System.out.println(); } } }
要点: 创建两个相同大小的数组,并使用双层的for循环遍历这两个二维数组,同时把新数组与原数组的行列索引交换进行元素赋值,从而实现行列互换的功能。
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Example02:使用选择排序法对数组进行排序
- 选择排序(Selection Sort)是一种简单直观的排序算法。
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,顺序放在已排好序的数列的最后,直到全部待排序的数据元素排完。 过程如下:
初始数组 【63 4 24 1 3 15】
第一趟排序 【4 24 1 3 15】 63
第二趟排序 【4 1 3 15】 63 24
第三趟排序 【4 1 3】 15 24 63
第四趟排序 【1 3】 4 15 24 63
第五趟排序 【1】 3 4 15 24 63
运行结果:
实现代码:import java.util.Random; public class Example02 { public static int[] array = new int[10]; public static void main(String[] args) { Random random = new Random(); System.out.println("初始数组为:"); for (int i = 0;i<array.length;i++){ array[i] = random.nextInt(50);//生成50以内的随机数组 System.out.print(array[i]+" "); } System.out.println("\n选择排序后的数组为:"); SelectSort(array); } public static void SelectSort(int[] array){ int index = 0; for (int i = 0;i<array.length-1;i++) { index = i; for (int j = i+1; j < array.length; j++) { if (array[j]<array[index]) { index = j; } } //交换在array.length-i和index(最大值)位置的两个数 if (i != index) { int temp = array[i]; array[i] = array[index]; array[index] = temp; } } for (int num:array) { System.out.print(num+" "); } } }
要点:利用选择排序法从数组中挑选最大值并放在数组最后,而遇到重复的相等值不会做任何处理,所以如果程序允许数组有重复值的情况,建议使用选择排序法,因为它的数据交换次数较少,相对速度也会稍微提升,这取决于数组中重复值的数量。
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Example03:使用冒泡排序法对数组进行排序
运行结果:
实现代码:
import java.util.Random; public class Example03 { public static int[] array = new int[10]; public static void main(String[] args) { Random random = new Random(); System.out.println("初始数组为:"); for (int i = 0; i < array.length; i++) { array[i] = random.nextInt(50);//生成50以内的随机数组 System.out.print(array[i] + " "); } System.out.println("\n冒泡排序后的过程为:"); BubbleSort(array); } public static void BubbleSort(int[] array){ for (int i = 1;i<array.length;i++) { //比较相邻两个元素,较大的往后冒泡 for (int j = 0; j < array.length - i; j++) { if (array[j] > array[j + 1]) { int temp = array[j]; //把第一个元素值保存到临时变量中 array[j] = array[j + 1]; //把第二个元素值保存到第一个元素单元中 array[j + 1] = temp; //把临时变量也就是第一个元素原值保存到第二个元素中 } System.out.print(array[j]+" "); } System.out.print("【"); for (int j = array.length-i;j<array.length;j++){ System.out.print(array[j]+" "); } System.out.print("】\n"); } } }
- 要点:冒泡排序的基本思想是对比相邻元素值,如果满足条件就交换元素值,把较小的元素移动到数组前面,把大的元素移动到数组后面。冒泡算法在双层循环中实现,其中外层循环中实现,是要排序数组长度-1次。而内层循环主要是用于比较临近元素的大小,以确定是否交换位置,对比和交换次数依排序轮数而减少。
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Example04:使用快速排序法对数组排序
- 快速排序(Quick Sort)是对冒泡排序的一种改进,其排序速度相对较快。
- 过程如下:(通常选第一个数据)
先用基准值和最后一个值比较,直到找到第一个比基准值小的值才交换。找到这个值后,又从前往后开始比较,直到找到第一个比基准值大的值才交换。直到从前往后的比较索引>从后往前的索引,结束第一次循环。
运行结果:
实现代码:
import java.util.Random; public class Example04 { public static int[] array = new int[10]; public static void main(String[] args) { Random random = new Random(); System.out.println("初始数组为:"); for (int i = 0;i<array.length;i++){ array[i] = random.nextInt(50);//生成50以内的随机数组 System.out.print(array[i]+" "); } System.out.println("\n快速排序法的过程如下:"); QuickSort(array,0,array.length-1); } public static void QuickSort(int[] array,int low,int high) { int min = low; int max = high;//最小索引和最大索引 int key = array[low]; //分界点元素 while (min < max) { //从后往前比较 while ((min < max) && (array[max] >= key)) { //如果没有比关键值小的比较下一个,直到找到比分界点小的交换位置 max--; } if (min < max){ swap(array,min,max); min++; } while ((min < max) && (array[min] <= key)) { //直到找到比关键值大的交换位置 min++; } if (min < max) { swap(array, min, max);//交换两个索引的值 max--; } } //对key左边快排 if (min > low) { QuickSort(array, low, min - 1); } //对key右边快排 if (max < high) { QuickSort(array, min + 1, high); } } public static void swap(int swapArray[],int i,int j){ int t = swapArray[i]; swapArray[i] = swapArray[j]; swapArray[j] = t; for (int k = 0;k<array.length;k++){ System.out.print(array[k]+" "); } System.out.println(); } }
要点:快速排序法的基本思想:通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分,其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据小,然后再按此方法对这两部分数据进行快速排序。整个排序过程可以递归进行,以此使整个数据变成有序数列。
- 快速排序还有更高效的实现方法,请尝试。------
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Example05:使用直接插入法对数组进行排序
- 插入排序的思想:将n个有序数存放在数组a中,要插入的数为x,首先确定x插在数组中的位置p,数组中p之后的元素都后移一个位置,空出a(p),并将x插入进去。
运行结果:
实现代码:
import java.util.Random; public class Example05{ public static int[]array=new int[7]; public static void main(String[]args){ Random random=new Random(); System.out.println("初始数组为:"); for(int i=0;i<array.length;i++){ array[i]=random.nextInt(50);//生成50以内的随机数组 System.out.print(array[i]+" "); } System.out.println("\n直接插入排序法后的数组为:"); InsertSort(); } public static void InsertSort(){ int t,j; for(int i=1;i<array.length;i++){ t = array[i]; for (j = i-1;j >= 0 && array[j] > t;j--){ array[j+1] = array[j]; //数组元素交换 } array[j+1] = t; } for (int a:array){ System.out.print(a+" "); } } }
- 在使用排序算法时,开发人员必须手动编写一堆代码,有的实现起来比较麻烦。Java的Arrays类提供了sort(),使用该方法对数组进行排序,大大降低了数组排序的难度。
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Example06:使用sort()方法对数组排序
运行结果:
代码实现:
import java.util.Arrays; import java.util.Scanner; public class Example06 { public static void main(String[] args) { Scanner scanner = new Scanner(System.in); System.out.println("请输入:"); String s = scanner.nextLine(); String[] array = s.split(" "); //拆分输入的数组 int[] newArray = new int[array.length]; //创建整型数组 System.out.println("初始数组为:"); for (String string : array){ System.out.print(string+" "); } for (int i = 0;i<array.length;i++){ //初始化整型数组 newArray[i] = Integer.parseInt(array[i]); } Arrays.sort(newArray); //使用sort()方法对整型数组排序 System.out.println("\nsort()排序后的结果为:"); for (int a : newArray){ System.out.print(a+" "); } } }
- 要点:Arrays类提供了创建、操作、搜索和排序数组的方法。Arrays类位于java.util包,它是数组的一个工具类,包含很多方法,它有很多重载格式,可以接收任何数据类型的数组并执行不同类型的排序。
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