【Java】——基础算法Java代码

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选择排序：

package one;/*** @author 新时代好少年* @create 2022-07-08 8:02* 选择排序：时间复杂度O(n^2)  空间复杂度O(1)*/
public class SelectorSort {public static void selectionSort(int[] arr){if(arr == null || arr.length < 2){return ;}for (int i = 0; i < arr.length; i++) {int minIndex = i;for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {minIndex = arr[j] < arr[minIndex] ? j: minIndex;//i ~ N-1 找出最小值的下标}swap(arr,i,minIndex);}}public static void swap(int[] arr,int i ,int j){int tmp = arr[i];arr[i] = arr[j];arr[j] = tmp;}public static void main(String[] args) {int[] arr = {1,5,3,9,2,4,1,7};selectionSort(arr);for (int i = 0; i < arr.length; i++) {System.out.print(arr[i] + " ");}}}

冒泡排序：

package one;/*** @author 新时代好少年* @create 2022-07-08 8:22* 冒泡排序：时间复杂度O(n^2)  空间复杂度O(1)*/
public class BubbleSort {public static void  bubblesort(int[] arr){if (arr == null || arr.length < 2){return;}//0~N 0~N-1 0~N-2 ...for (int i = arr.length -1 ; i > 0 ; i--) { //i = arr.length -1for (int j = 0; j < i; j++) { // j = 0; j < iif(arr[j] > arr[j+1]){swap(arr,j,j+1);}}}}public static void swap(int[] arr,int i ,int j){int tmp = arr[i];arr[i] = arr[j];arr[j] = tmp;}public static void main(String[] args) {int[] arr = {1,5,3,9,2,4,1,7};bubblesort(arr);for (int i = 0; i < arr.length; i++) { //i < arr.lengthSystem.out.print(arr[i] + " ");}}}

插入排序（对数器：）

package one;import java.lang.reflect.Array;
import java.util.Arrays;/*** @author 新时代好少年* @create 2022-07-08 8:46* 插入排序 时间复杂度O(n^2) 但是常数项比前两个更优  空间复杂度O(1)*/
public class InsertionSort {public static void insertionsert(int[] arr){if (arr == null || arr.length < 2){return;}for (int i = 1; i < arr.length; i++) {for (int j = i-1 ;j >= 0 && arr[j] > arr[j+1] ; j--) {swap(arr,j,(j+1));}}}public static void swap(int[] arr, int i , int j){int tmp = arr[i];arr[i] = arr[j];arr[j] = tmp;}//官方给的排序public static void comparator(int[] arr){Arrays.sort(arr);}//随机生成一组数组public static int[] generateRandomArray(int maxSize,int maxValue){int[] arr = new int[(int) (Math.random() * (maxSize + 1))];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {arr[i] = (int)( (Math.random()*(maxValue+1)) -(int)(Math.random()*maxValue));}return arr;}//复制数组public static int[] copyArray(int[] arr){if(arr == null){return null;}int[] res = new int[arr.length];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {res[i] = arr[i];}return res;}//判断相等public static boolean isEqual(int[] arr1 ,int[] arr2){for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {if(arr1[i] != arr2[i]){return false;}break;}return true;}//输出数组public static void printArray(int[] arr){for (int i = 0; i < arr.length; i++) {System.out.print(arr[i] + " ");}}public static void main(String[] args) {//对数器int testTime = 500000;//测试次数int maxSize = 100;//数组长度范围int maxValue = 100;//数组值范围boolean success = true;for (int i = 0; i < testTime; i++) {int[] arr1 = generateRandomArray(maxSize,maxValue);//长度、值都随机int[] arr2 = copyArray(arr1);insertionsert(arr1);comparator(arr2);if(!isEqual(arr1,arr2)){success = false;printArray(arr1);printArray(arr2);break;}}System.out.println(success?"NICE!!!":"Fucking fucked!");int[] arr1 = generateRandomArray(maxSize,maxValue);System.out.println("随机生成的数组：");printArray(arr1);insertionsert(arr1);System.out.println();System.out.println("排序后：");printArray(arr1);}
}

异或运算：

package one;/*** @author 新时代好少年* @create 2022-07-08 9:27* 异或运算*/
public class EvenTimeOddTimes {//一组数组，只有一个数字出现奇数次，其余的数都出现偶数次，找出这一个数public static void printOddTimes1(int[] arr){int eor = 0; //任何数跟0异或都是他本身for(int cur :arr){eor ^= cur; //每个数异或一遍，得到的结果就是单数}System.out.println(eor);}//一组数组，有两个数出现了奇数次，其余都出现偶数次，找出这两个数，假设这两个数是a，bpublic static void printOddTimes2(int[] arr){int eor = 0;for(int cur : arr){eor ^= cur;  //得到eor = a^b}int rightOne = eor & (~eor + 1); //提取出最右侧的1int onlyOne = 0;//eor'for (int cur : arr){if((cur & rightOne) != 0 ){onlyOne ^= cur; //得到a或者b}}System.out.println(onlyOne + "和" + (eor ^ onlyOne)); //eor = a^b ,onlyOne = a, eor^onlyOne=a^b^a=b}public static void main(String[] args) {int[] arr1 = {1,2,2,1,1,2,2,3,4,4,4,4,1};printOddTimes1(arr1);int[] arr2 = {1,2,2,1,1,2,2,3,4,4,4,4,1,1};printOddTimes2(arr2);}
}

递归获取数组最大值：

package one;/*** @author 新时代好少年* @create 2022-07-08 11:10* 利用递归找最大值* 分析递归的时候，把递归的决策树都画出来，就能明白* 满足Master公式 时间复杂度O(n)*/
public class GetMax {public static int getMax(int[] arr){if (arr == null || arr.length == 0){throw new RuntimeException();}return process(arr,0, arr.length-1);}public static int process(int[] arr,int L ,int R){if(L == R){return arr[L];}int mid = L + ((R - L)>>1);int rightMax = process(arr,mid + 1, R);int leftMax = process(arr,L,mid);return Math.max(rightMax,leftMax);}public static void main(String[] args) {int[] arr = {1,4,5,8,3,6,9};System.out.println(getMax(arr));}
}

归并排序：

package two;import java.util.Arrays;/*** @author 新时代好少年* @create 2022-07-09 13:05* 归并排序：时间复杂度O(nlogn) 空间复杂度O(n)*      先利用递归将数组一分为二并且排好序*      再依次对比进行排序*/
public class MergeSort {public static void mergeSort(int[] arr){if(arr == null || arr.length <2){return;}process(arr,0, arr.length-1);}public static void process(int[] arr,int l ,int r ){if(l == r){return; //递归结束的标志}int mid = l + ((r - l)>>1);process(arr,l,mid);process(arr,mid+1,r);merge(arr,mid,l,r);}public static void merge(int[] arr,int mid,int l,int r){//创建一个新的函数int[] helpArr = new int[r-l+1];int i = 0;int p1 = l;int p2 = mid+1;while (p1 <= mid && p2 <= r){helpArr[i++] = arr[p1] <= arr[p2] ? arr[p1++] : arr[p2++];}//两组数组中有一个数组对比完，剩下的数组直接依次加入helpArr即可while (p1 <= mid){helpArr[i++] = arr[p1++];}while (p2 <= r){helpArr[i++] = arr[p2++];}//把helpArr的数组抄进arr里for (int j = 0; j < helpArr.length; j++) {arr[l + j] = helpArr[j];}}//官方给的排序public static void comparator(int[] arr){Arrays.sort(arr);}//随机生成一组数组public static int[] generateRandomArray(int maxSize,int maxValue){int[] arr = new int[(int) (Math.random() * (maxSize + 1))];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {arr[i] = (int)( (Math.random()*(maxValue+1)) -(int)(Math.random()*maxValue));}return arr;}//复制数组public static int[] copyArray(int[] arr){if(arr == null){return null;}int[] res = new int[arr.length];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {res[i] = arr[i];}return res;}//判断相等public static boolean isEqual(int[] arr1 ,int[] arr2){for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {if(arr1[i] != arr2[i]){return false;}break;}return true;}//输出数组public static void printArray(int[] arr){for (int i = 0; i < arr.length; i++) {System.out.print(arr[i] + " ");}}public static void main(String[] args) {//对数器int testTime = 500000;//测试次数int maxSize = 100;//数组长度范围int maxValue = 100;//数组值范围boolean success = true;for (int i = 0; i < testTime; i++) {int[] arr1 = generateRandomArray(maxSize,maxValue);//长度、值都随机int[] arr2 = copyArray(arr1);mergeSort(arr1);comparator(arr2);if(!isEqual(arr1,arr2)){success = false;printArray(arr1);printArray(arr2);break;}}System.out.println(success?"NICE!!! 排序成功！！！":"Fucking fucked!");int[] arr1 = generateRandomArray(maxSize,maxValue);System.out.println("随机生成的数组：");printArray(arr1);mergeSort(arr1);System.out.println();System.out.println("排序后：");printArray(arr1);}}

求小和问题（归并排序）：

package two;/*** @author 新时代好少年* @create 2022-07-09 14:26* 求小和问题： 利用归并排序  将数组中其小于右边的数组进行累加求和*          ex： [1,3,4,2,5]  smallSum = 1+1+3+1+1+3+4+2 =16*/
public class SmallSum {public static int smallSun(int[] arr){if(arr == null || arr.length < 2){return 0;}return process(arr,0,arr.length -1);}public static int process(int[] arr ,int l,int r){if(l == r){return 0;}int mid = l + ((r-l)>>1);return process(arr,l,mid) //左侧排序并求小和+ process(arr,mid + 1,r) //右侧排序并求小和+ merge(arr,mid,l,r); //左组、右组合并并求小和}public static int merge(int[] arr ,int m ,int l ,int r){int[] newArr = new int[r-l+1];int i = 0;int p1 = l;int p2 = m+1;int res = 0;while (p1 <= m && p2 <= r){res += arr[p1] < arr[p2] ? (r-p2+1)*arr[p1] : 0; //(r-p2+1)*arr[p1] 就是左边有几个比他大的数就乘以几newArr[i++] = arr[p1] < arr[p2] ? arr[p1++]:arr[p2++];}return res;}public static void main(String[] args) {int[] arr = {1,3,4,2,5};System.out.println(smallSun(arr));}
}

堆排序：

package two;import java.util.Arrays;/*** @author 新时代好少年* @create 2022-07-09 16:02* 堆  对其实是用数组实现的* 堆排序  时间复杂度O(nlogn)*/
public class HeapSort {public static void heapSort(int[] arr){if(arr == null || arr.length < 2){return;}
//        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {//将数组变成大根堆
//            heapInsert(arr,i);
//        }for (int i = arr.length -1 ; i >= 0 ; i--) {//将数组变成大根堆heapfiy(arr,i,arr.length);}int heapSize = arr.length;//数组有效长度swap(arr,0,--heapSize);while (heapSize > 0){heapfiy(arr,0,heapSize);swap(arr,0,--heapSize);}}//在大根堆尾插入一个数，重新排列，使得堆依旧保持大根堆的样子（插入）public static void heapInsert(int[] arr,int index){while(arr[index] > arr[(index -1)/2] ){swap(arr ,index,(index-1)/2);index = (index -1)/2;}}//将堆中最大值删除，使得新的堆保持大根堆结构（删除）
//        不断跟自己的左右孩子比较，孩子大于父，则父往下沉，孩子上来public static void heapfiy(int[] arr ,int index,int heapSize){int left = index*2 +1;// 左孩子while(left < heapSize){ //heapSize数组有效长度int largest =           //left+1 < heapSize 表示存在右孩子   此时：largest是左右孩子中的最大值的下标left+1 < heapSize && arr[left+1] > arr[left] ?left+1:left;largest = arr[largest]>arr[index] ? largest : index; //largest跟父亲比较if(largest == index){  //循环终止条件：最大值就是父亲的时候break;}swap(arr,largest,index); //将最大值（也就是父的左右孩子中的一个）跟父节点的 值 交换index = largest;    //父节点来到下方left = index*2 +1;  //重新找到自己新的孩子}}public static void swap(int[] arr,int i ,int j){int tmp = arr[i];arr[i] = arr[j];arr[j] = tmp;}//官方给的排序public static void comparator(int[] arr){Arrays.sort(arr);}//随机生成一组数组public static int[] generateRandomArray(int maxSize,int maxValue){int[] arr = new int[(int) (Math.random() * (maxSize + 1))];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {arr[i] = (int)( (Math.random()*(maxValue+1)) -(int)(Math.random()*maxValue));}return arr;}//复制数组public static int[] copyArray(int[] arr){if(arr == null){return null;}int[] res = new int[arr.length];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {res[i] = arr[i];}return res;}//判断相等public static boolean isEqual(int[] arr1 ,int[] arr2){for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {if(arr1[i] != arr2[i]){return false;}break;}return true;}//输出数组public static void printArray(int[] arr){for (int i = 0; i < arr.length; i++) {System.out.print(arr[i] + " ");}}public static void main(String[] args) {//对数器int testTime = 500000;//测试次数int maxSize = 100;//数组长度范围int maxValue = 100;//数组值范围boolean success = true;for (int i = 0; i < testTime; i++) {int[] arr1 = generateRandomArray(maxSize,maxValue);//长度、值都随机int[] arr2 = copyArray(arr1);heapSort(arr1);comparator(arr2);if(!isEqual(arr1,arr2)){success = false;printArray(arr1);printArray(arr2);break;}}System.out.println(success?"NICE!!! 排序成功！！！":"Fucking fucked!");int[] arr1 = generateRandomArray(maxSize,maxValue);System.out.println("随机生成的数组：");printArray(arr1);heapSort(arr1);System.out.println();System.out.println("排序后：");printArray(arr1);}}

荷兰国旗问题：

package two;/*** @author 新时代好少年* @create 2022-07-09 18:55* 荷兰国旗问题：设一个数字，将数组划分成三份：小于该数字的区域、等于该数字的区域、大于该数字的区域*/
public class NetherlandsFlag {public static int[] partition(int[] arr,int L ,int R,int p){//e为作为划分的这个数字int less = L - 1;//左右边界，起初在最边上int more = R + 1;int index = L;//当前指针指向arr[0]位置while (index < more){if(arr[index] < p){swap(arr,++less,index++);//小于，换完向后跳index++}else if(arr[index] > p){swap(arr,--more,index);//注意，大于的时候，换完位置不跳！index}else {index++;}}return new int[] {less + 1,more -1};}public static void swap(int[] arr,int i ,int j){int tmp = arr[i];arr[i] = arr[j];arr[j] = tmp;}public static void main(String[] args) {int[] arr = {1,3,4,5,5,7,6,1};int[] result = partition(arr,1,5,5);
//        System.out.println(result);   //会报[I@1b6d3586，出现的原因：是因为直接输出的是数组,解决办法就是将数组元素输出，不输出整个数组for (int i = 0; i < result.length; i++) {System.out.print(result[i] + " ");}}
}

快速排序：

package two;import java.util.Arrays;/*** @author 新时代好少年* @create 2022-07-09 19:49* 快速排序*/
public class QuickSort {public static void quickSort(int[] arr){if(arr == null || arr.length <2){return;}process(arr,0,arr.length-1);}public static void process(int[] arr,int l,int r){if(l < r){swap(arr,l+(int)(Math.random()*(r-l+1)) ,r);int[] p = partition(arr,l,r);process(arr,l,p[0]-1);process(arr,p[1]+1,r);}}public static int[] partition(int[] arr, int l,int r){int less = l-1;int more = r;while(l < more){if(arr[l] < arr[r]){swap(arr,++less,l++);}else if(arr[l] > arr[r]){swap(arr,--more,l);}else {l++;}}swap(arr,more,r);return new int[]{less + 1,more};}public static void swap(int[] arr,int i ,int j){int tmp = arr[i];arr[i] = arr[j];arr[j] = tmp;}//官方给的排序public static void comparator(int[] arr){Arrays.sort(arr);}//随机生成一组数组public static int[] generateRandomArray(int maxSize,int maxValue){int[] arr = new int[(int) (Math.random() * (maxSize + 1))];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {arr[i] = (int)( (Math.random()*(maxValue+1)) -(int)(Math.random()*maxValue));}return arr;}//复制数组public static int[] copyArray(int[] arr){if(arr == null){return null;}int[] res = new int[arr.length];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {res[i] = arr[i];}return res;}//判断相等public static boolean isEqual(int[] arr1 ,int[] arr2){for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {if(arr1[i] != arr2[i]){return false;}break;}return true;}//输出数组public static void printArray(int[] arr){for (int i = 0; i < arr.length; i++) {System.out.print(arr[i] + " ");}}public static void main(String[] args) {//对数器int testTime = 500000;//测试次数int maxSize = 100;//数组长度范围int maxValue = 100;//数组值范围boolean success = true;for (int i = 0; i < testTime; i++) {int[] arr1 = generateRandomArray(maxSize,maxValue);//长度、值都随机int[] arr2 = copyArray(arr1);quickSort(arr1);comparator(arr2);if(!isEqual(arr1,arr2)){success = false;printArray(arr1);printArray(arr2);break;}}System.out.println(success?"NICE!!!":"Fucking fucked!");int[] arr1 = generateRandomArray(maxSize,maxValue);System.out.println("随机生成的数组：");printArray(arr1);quickSort(arr1);System.out.println();System.out.println("排序后：");printArray(arr1);}}

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