Java 算法

Java 集合框架提供了各种算法,可用于操作存储在数据结构中的元素。

Java 中的算法是静态方法,可用于对集合执行各种操作。

由于算法可用于各种集合,因此它们也称为泛型算法

让我们看看集合框架中不同方法的实现。


1. 使用 sort() 进行排序

集合框架提供的 sort() 方法用于对元素进行排序。例如,

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

class Main {
    public static void main(String[] args) {

        // Creating an array list
        ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();

        // Add elements
        numbers.add(4);
        numbers.add(2);
        numbers.add(3);
        System.out.println("Unsorted ArrayList: " + numbers);

        // Using the sort() method
        Collections.sort(numbers);
        System.out.println("Sorted ArrayList: " + numbers);

    }
}

输出

Unsorted ArrayList: [4, 2, 3]
Sorted ArrayList: [2, 3, 4]

这里排序按自然顺序(升序)进行。但是,我们可以使用Comparator 接口来自定义 sort() 方法的排序顺序。

要了解更多信息,请访问 Java 排序


2. 使用 shuffle() 进行随机排序

Java 集合框架的 shuffle() 方法用于破坏数据结构中存在的任何类型的顺序。它做的正好与排序相反。例如,

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

class Main {
    public static void main(String[] args) {

        // Creating an array list
        ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();

        // Add elements
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        numbers.add(3);
        System.out.println("Sorted ArrayList: " + numbers);

        // Using the shuffle() method
        Collections.shuffle(numbers);
        System.out.println("ArrayList using shuffle: " + numbers);

    }
}

输出

Sorted ArrayList: [1, 2, 3]
ArrayList using shuffle: [2, 1, 3]

当我们运行程序时,shuffle() 方法将返回一个随机输出。

随机排序算法主要用于游戏,我们在其中需要随机输出。


3. 常规数据操作

在 Java 中,集合框架提供了可用于操作数据的不同方法。

  • reverse() - 反转元素的顺序
  • fill() - 将集合中的每个元素替换为指定的值
  • copy() - 将指定源的元素复制到目标
  • swap() - 交换集合中两个元素的位置
  • addAll() - 将一个集合的所有元素添加到另一个集合

例如,

import java.util.Collections;
import java.util.ArrayList;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // Creating an ArrayList
        ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        System.out.println("ArrayList1: " + numbers);

        // Using reverse()
        Collections.reverse(numbers);
        System.out.println("Reversed ArrayList1: " + numbers);

        // Using swap()
        Collections.swap(numbers, 0, 1);
        System.out.println("ArrayList1 using swap(): " + numbers);

        ArrayList<Integer> newNumbers = new ArrayList<>();

        // Using addAll
        newNumbers.addAll(numbers);
        System.out.println("ArrayList2 using addAll(): " + newNumbers);

        // Using fill()
        Collections.fill(numbers, 0);
        System.out.println("ArrayList1 using fill(): " + numbers);

        // Using copy()
        Collections.copy(newNumbers, numbers);
        System.out.println("ArrayList2 using copy(): " + newNumbers);
    }
}

输出

ArrayList1: [1, 2]
Reversed ArrayList1: [2, 1]
ArrayList1 Using swap(): [1, 2]
ArrayList2 using addALl(): [1, 2]
ArrayList1 using fill(): [0, 0]
ArrayList2 using copy(): [0, 0]

注意:在执行 copy() 方法时,两个列表的大小应相同。


4. 使用 binarySearch() 进行搜索

Java 集合框架的 binarySearch() 方法搜索指定元素。它返回指定集合中该元素的位置。例如,

import java.util.Collections;
import java.util.ArrayList;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // Creating an ArrayList
        ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        numbers.add(3);

        // Using binarySearch()
        int pos = Collections.binarySearch(numbers, 3);
        System.out.println("The position of 3 is " + pos);
    }
}

输出

The position of 3 is 2.

注意:在执行 binarySearch() 方法之前,应先对集合进行排序。

要了解更多信息,请访问 Java 二分搜索


5. 组成

  • frequency() - 返回元素在集合中出现的次数
  • disjoint() - 检查两个集合是否包含某些共同元素

例如,

import java.util.Collections;
import java.util.ArrayList;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // Creating an ArrayList
        ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        numbers.add(3);
        numbers.add(2);
        System.out.println("ArrayList1: " + numbers);

        int count = Collections.frequency(numbers, 2);
        System.out.println("Count of 2: " + count);

        ArrayList<Integer> newNumbers = new ArrayList<>();
        newNumbers.add(5);
        newNumbers.add(6);
        System.out.println("ArrayList2: " + newNumbers);

        boolean value = Collections.disjoint(numbers, newNumbers);
        System.out.println("Two lists are disjoint: " + value);
    }
}

输出

ArrayList1: [1, 2, 3, 2]
Count of 2: 2
ArrayList2: [5, 6]
Two lists are disjoint: true

6. 查找极值

Java 集合框架的 min()max() 方法分别用于查找最小和最大元素。例如,

import java.util.Collections;
import java.util.ArrayList;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // Creating an ArrayList
        ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        numbers.add(3);

        // Using min()
        int min = Collections.min(numbers);
        System.out.println("Minimum Element: " + min);

        // Using max()
        int max = Collections.max(numbers);
        System.out.println("Maximum Element: " + max);
    }
}

输出

Minimum Element: 1
Maximum Element: 3
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