java是算法吗?插图

java不是算法。

Java是一门面向对象编程语言,是一种广泛使用的计算机编程语言,拥有跨平台、面向对象、泛型编程的特性,广泛应用于企业级Web应用开发和移动应用开发。

算法(Algorithm)是指解题方案的准确而完整的描述,是一系列解决问题的清晰指令,算法代表着用系统的方法描述解决问题的策略机制。也就是说,能够对一定规范的输入,在有限时间内获得所要求的输出。如果一个算法有缺陷,或不适合于某个问题,执行这个算法将不会解决这个问题。不同的算法可能用不同的时间、空间或效率来完成同样的任务。一个算法的优劣可以用空间复杂度与时间复杂度来衡量。

我们可以使用java语言来实现不同的算法。

Java的几种常见排序算法

1、冒泡排序

1.gif

a、冒泡排序,是通过每一次遍历获取最大/最小值

b、将最大值/最小值放在尾部/头部

c、然后除开最大值/最小值,剩下的数据在进行遍历获取最大/最小值

d、代码实现

public static void main(String[] args) {

        int arr[] = {8, 5, 3, 2, 4};

        //冒泡
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            //外层循环,遍历次数
            for (int j = 0; j < arr.length - i - 1; j++) {
                //内层循环,升序(如果前一个值比后一个值大,则交换)
                //内层循环一次,获取一个最大值
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    int temp = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = arr[j];
                    arr[j] = temp;
                }
            }
        }
    }

e、排序过程(红色:移动的数据)

5,3,2,4,8

3,2,4,5,8

2,3,4,5,8

2,3,4,5,8

2,3,4,5,8

2、选择排序

2.gif

a、将第一个值看成最小值

b、然后和后续的比较找出最小值和下标

c、交换本次遍历的起始值和最小值

d、说明:每次遍历的时候,将前面找出的最小值,看成一个有序的列表,后面的看成无序的列表,然后每次遍历无序列表找出最小值。

e、代码实现

public static void main(String[] args) {

        int arr[] = {6, 5, 3, 2, 4};

        //选择
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            //默认第一个是最小的。
            int min = arr[i];
            //记录最小的下标
            int index = i;
            //通过与后面的数据进行比较得出,最小值和下标
            for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
                if (min > arr[j]) {
                    min = arr[j];
                    index = j;
                }
            }
            //然后将最小值与本次循环的,开始值交换
            int temp = arr[i];
            arr[i] = min;
            arr[index] = temp;
            //说明:将i前面的数据看成一个排好的队列,i后面的看成一个无序队列。每次只需要找无需的最小值,做替换
        }
    }

f、排序过程(红色:移动的数据)

2,5,3,6,4

2,3,5,6,4

2,3,4,6,5

2,3,4,5,6

2,3,4,5,6

3、插入排序

3.gif

a、默认从第二个数据开始比较。

b、如果第二个数据比第一个小,则交换。然后在用第三个数据比较,如果比前面小,则插入(狡猾)。否则,退出循环

c、说明:默认将第一数据看成有序列表,后面无序的列表循环每一个数据,如果比前面的数据小则插入(交换)。否则退出。

d、代码实现

public static void main(String[] args) {

        int arr[] = {7, 5, 3, 2, 4};

        //插入排序
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            //外层循环,从第二个开始比较
            for (int j = i; j > 0; j--) {
                //内存循环,与前面排好序的数据比较,如果后面的数据小于前面的则交换
                if (arr[j] < arr[j - 1]) {
                    int temp = arr[j - 1];
                    arr[j - 1] = arr[j];
                    arr[j] = temp;
                } else {
                    //如果不小于,说明插入完毕,退出内层循环
                    break;
                }
            }
        }
    }

e、排序过程(红色:有序,黑色:无序)

5,7,3,2,4

3,5,7,2,4

2,3,5,7,4

2,3,4,5,7

4、希尔排序(插入排序变种版)

4.gif

a、基本上和插入排序一样的道理

b、不一样的地方在于,每次循环的步长,通过减半的方式来实现

c、说明:基本原理和插入排序类似,不一样的地方在于。通过间隔多个数据来进行插入排序。

d、代码实现

public static void main(String[] args) {

        int arr[] = {7, 5, 3, 2, 4};

        //希尔排序(插入排序变种版)
        for (int i = arr.length / 2; i > 0; i /= 2) {
            //i层循环控制步长
            for (int j = i; j < arr.length; j++) {
                //j控制无序端的起始位置
                for (int k = j; k > 0  && k - i >= 0; k -= i) {
                    if (arr[k] < arr[k - i]) {
                        int temp = arr[k - i];
                        arr[k - i] = arr[k];
                        arr[k] = temp;
                    } else {
                        break;
                    }
                }
            }
            //j,k为插入排序,不过步长为i
        }
    }

e、排序过程(步长4/2/1)

4,1,3,2,6,5,8,9,7

3,1,4,2,6,5,7,9,8

1,2,3,4,5,6,7,8,9

5、快速排序

5.gif

a、确认列表第一个数据为中间值,第一个值看成空缺(低指针空缺)。

b、然后在剩下的队列中,看成有左右两个指针(高低)。

c、开始高指针向左移动,如果遇到小于中间值的数据,则将这个数据赋值到低指针空缺,并且将高指针的数据看成空缺值(高指针空缺)。然后先向右移动一下低指针,并且切换低指针移动。

d、当低指针移动到大于中间值的时候,赋值到高指针空缺的地方。然后先高指针向左移动,并且切换高指针移动。重复c、d操作。

e、直到高指针和低指针相等时退出,并且将中间值赋值给对应指针位置。

f、然后将中间值的左右两边看成行的列表,进行快速排序操作。

g、代码实现

public static void main(String[] args) {

        int arr[] = {7, 5, 3, 2, 4, 1, 8, 9, 6};

        //快速排序
        int low = 0;
        int high = arr.length - 1;
        quickSort(arr, low, high);  
    }

    public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
        //如果指针在同一位置(只有一个数据时),退出
        if (high - low < 1) {
            return;
        }
        //标记,从高指针开始,还是低指针(默认高指针)
        boolean flag = true;
        //记录指针的其实位置
        int start = low;
        int end = high;
        //默认中间值为低指针的第一个值
        int midValue = arr[low];
        while (true) {
            //高指针移动
            if (flag) {
                //如果列表右方的数据大于中间值,则向左移动
                if (arr[high] > midValue) {
                    high--;
                } else if (arr[high] < midValue) {
                    //如果小于,则覆盖最开始的低指针值,并且移动低指针,标志位改成从低指针开始移动
                    arr[low] = arr[high];
                    low++;
                    flag = false;
                }
            } else {
                //如果低指针数据小于中间值,则低指针向右移动
                if (arr[low] < midValue) {
                    low++;
                } else if (arr[low] > midValue) {
                    //如果低指针的值大于中间值,则覆盖高指针停留时的数据,并向左移动高指针。切换为高指针移动
                    arr[high] = arr[low];
                    high--;
                    flag = true;
                }
            }
            //当两个指针的位置相同时,则找到了中间值的位置,并退出循环
            if (low == high) {
                arr[low] = midValue;
                break;
            }
        }
        //然后出现有,中间值左边的小于中间值。右边的大于中间值。
        //然后在对左右两边的列表在进行快速排序
        quickSort(arr, start, low -1);
        quickSort(arr, low + 1, end);
    }

h、排序过程

6,5,3,2,4,1,7,9,8

1,5,3,2,4,6,7,9,8

1,5,3,2,4,6,7,9,8

1,4,3,2,5,6,7,9,8

1,2,3,4,5,6,7,9,8

1,2,3,4,5,6,7,9,8

1,2,3,4,5,6,7,8,9

6、归并排序

6.gif

a、将列表按照对等的方式进行拆分

b、拆分小最小快的时候,在将最小块按照原来的拆分,进行合并

c、合并的时候,通过左右两块的左边开始比较大小。小的数据放入新的块中

d、说明:简单一点就是先对半拆成最小单位,然后将两半数据合并成一个有序的列表。

e、代码实现

public static void main(String[] args) {

        int arr[] = {7, 5, 3, 2, 4, 1,6};

        //归并排序
        int start = 0;
        int end = arr.length - 1;
        mergeSort(arr, start, end);
    }

    public static void mergeSort(int[] arr, int start, int end) {
        //判断拆分的不为最小单位
        if (end - start > 0) {
            //再一次拆分,知道拆成一个一个的数据
            mergeSort(arr, start, (start + end) / 2);
            mergeSort(arr, (start + end) / 2 + 1, end);
            //记录开始/结束位置
            int left = start;
            int right = (start + end) / 2 + 1;
            //记录每个小单位的排序结果
            int index = 0;
            int[] result = new int[end - start + 1];
            //如果查分后的两块数据,都还存在
            while (left <= (start + end) / 2 && right <= end) {
                //比较两块数据的大小,然后赋值,并且移动下标
                if (arr[left] <= arr[right]) {
                    result[index] = arr[left];
                    left++;
                } else {
                    result[index] = arr[right];
                    right++;
                }
                //移动单位记录的下标
                index++;
            }
            //当某一块数据不存在了时
            while (left <= (start + end) / 2 || right <= end) {
                //直接赋值到记录下标
                if (left <= (start + end) / 2) {
                    result[index] = arr[left];
                    left++;
                } else {
                    result[index] = arr[right];
                    right++;
                }
                index++;
            }
            //最后将新的数据赋值给原来的列表,并且是对应分块后的下标。
            for (int i = start; i <= end; i++) {
                arr[i] = result[i - start];
            }
        }
    }

f、排序过程

5,7,3,2,4,1,6

5,7,2,3,4,1,6

2,3,5,7,4,1,6

2,3,5,7,1,4,6

2,3,5,7,1,4,6

1,2,3,4,5,6,7

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