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小知识点(三)数据结构与算法,设计模式

小知识点(三)数据结构与算法,设计模式

作者: 胖胖O蓝胖子 | 来源:发表于2018-10-13 16:00 被阅读0次

迭代和递归的特点,并比较优缺点:

(1)定义:

程序调用自身称为递归。

利用变量的原值推出新值称为迭代。

(2)优缺点

递归

优点:大问题转化为小问题,可以减少代码量,同时代码精简,可读性好;

缺点:就是递归调用浪费了空间,而且递归太深容易造成堆栈的溢出。

迭代

优点:代码运行效率好,因为时间只因循环次数增加而增加,而且没有额外的空间开销;

缺点:代码不如递归简洁

排序算法

稳定的排序方式:冒泡排序,归并排序,直接插入排序

快速排序:

思路:

1.从序列中挑出一个元素,作为"基准"(pivot).

2.把所有比基准值小的元素放在基准前面,所有比基准值大的元素放在基准的后面(相同的数可以到任一边),这个称为分区(partition)操作。

3.对每个分区递归地进行步骤1~2,递归的结束条件是序列的大小是0或1,这时整体已经被排好序了。

intPartition(intA[],int left, int right)// 划分函数{

int pivot = A[right];// 这里每次都选择最后一个元素作为基准

int tail = left -1; // tail为小于基准的子数组最后一个元素的索引

for(int i = left; i < right; i++)// 遍历基准以外的其他元素    {

        if(A[i] <= pivot)// 把小于等于基准的元素放到前一个子数组末尾        {

            Swap(A, ++tail, i);

        }

    }

    Swap(A, tail +1, right);// 最后把基准放到前一个子数组的后边,剩下的子数组既是大于基准的子数组

                                        // 该操作很有可能把后面元素的稳定性打乱,所以快速排序是不稳定的排序算法returntail +1;// 返回基准的索引}

voidQuickSort(intA[],int left, int right)

{

    if(left >= right)

        return;

 int pivot_index = Partition(A, left, right);// 基准的索引

QuickSort(A, left, pivot_index -1);

QuickSort(A, pivot_index +1, right);

}

堆排序:

思路:父节点的值大于它子节点的值

1.由输入的无序数组构造一个最大堆,作为初始的无序区

2.把堆顶元素(最大值)和堆尾元素互换

3.把堆(无序区)的尺寸缩小1,并调用heapify(A, 0)从新的堆顶元素开始进行堆调整

4.重复步骤2,直到堆的尺寸为1

void Heapify(intA[],int i, int size)// 从A[i]向下进行堆调整{

    int left_child =2* i +1;// 左孩子索引

    int right_child =2* i +2;// 右孩子索引

   int max = i;// 选出当前结点与其左右孩子三者之中的最大值if(left_child < size && A[left_child] > A[max])

        max = left_child;

    if(right_child < size && A[right_child] > A[max])

        max = right_child;

    if(max != i)

    {

        Swap(A, i, max);                // 把当前结点和它的最大(直接)子节点进行交换

Heapify(A, max, size);// 递归调用,继续从当前结点向下进行堆调整    }

}intBuildHeap(intA[],int n)// 建堆,时间复杂度O(n){

    int heap_size = n;

    for(int i = heap_size /2-1; i >=0; i--)// 从每一个非叶结点开始向下进行堆调整       

     Heapify(A, i, heap_size);

    return heap_size;

}voidHeapSort(intA[],int n)

{

    int heap_size = BuildHeap(A, n);// 建立一个最大堆while(heap_size >1)// 堆(无序区)元素个数大于1,未完成排序    {

        // 将堆顶元素与堆的最后一个元素互换,并从堆中去掉最后一个元素

        // 此处交换操作很有可能把后面元素的稳定性打乱,所以堆排序是不稳定的排序算法

Swap(A,0, --heap_size);

        Heapify(A, 0, heap_size);// 从新的堆顶元素开始向下进行堆调整,时间复杂度O(logn)    }

}

归并排序:

思路:1452排序

先把1452分开,变为1 4 5 2,第一次结果为14,25,第二次排序结果为1245.递归方式

void MergeSortRecursion(intA[],int left, int right)// 递归实现的归并排序(自顶向下){

    if(left == right)// 当待排序的序列长度为1时,递归开始回溯,进行merge操作return;

    int mid = (left + right) /2;

    MergeSortRecursion(A, left, mid);

    MergeSortRecursion(A, mid +1, right);

    Merge(A, left, mid, right);

}

void Merge(intA[],int left, int mid, int right)// 合并两个已排好序的数组A[left...mid]和A[mid+1...right]{

    int len = right - left +1;

    int*temp =ne wint[len];// 辅助空间O(n)int index =0;

    int i = left;// 前一数组的起始元素int j = mid +1;// 后一数组的起始元素while(i <= mid && j <= right)

    {

        temp[index++] = A[i] <= A[j] ? A[i++] : A[j++];// 带等号保证归并排序的稳定性    }

    while(i <= mid)

    {

        temp[index++] = A[i++];

    }

    while(j <= right)

    {

        temp[index++] = A[j++];

    }

    for(int k =0; k < len; k++)

    {

        A[left++] = temp[k];

    }

}

单例模式:在内部创建一个实例,构造器全部设置为private,所有方法均在该实例上改动,在创建上要注意类的实例化只能执行一次,可以采用许多种方法来实现,如Synchronized关键字,或者利用内部类等机制来实现。

较为优良的双重锁机制:

public class Singleton {

    private volatile static Singleton singleton; 

    private Singleton (){} 

    public static Singleton getSingleton() { 

    if (singleton == null) { 

        synchronized (Singleton.class) { 

        if (singleton == null) { 

            singleton = new Singleton(); 

        } 

        } 

    } 

    return singleton; 

    }  }

建造者模式: 1、需要生成的对象具有复杂的内部结构。 2、需要生成的对象内部属性本身相互依赖。

使用:一些基本部件不会变,而其组合经常变化的时候。

适配器模式:使用场景为有动机地修改一个正常运行的系统的接口,这时应该考虑使用适配器模式。

适配器模式的作用就是在原来的类上提供新功能。主要可分为3种:

类适配:创建新类,继承源类,并实现新接口,例如

class adapter extend soldClass implements newFunc{}

对象适配:创建新类持源类的实例,并实现新接口,例如

class adapter implements newFunc {private old Class oldInstance ;}

接口适配:创建新的抽象类实现旧接口方法。例如

abstract class adapter implement soldClassFunc {void newFunc();}

工厂模式:主要解决:主要解决接口选择的问题。何时使用:我们明确地计划不同条件下创建不同实例时。


装饰器模式:在不想增加很多子类的情况下扩展类。允许向一个现有的对象添加新的功能,同时又不改变其结构

interface Source{ void method();}

public class Decorator implements Source{

    private Source source ;

    public void decotate1(){

        System.out.println("decorate");

    }

    @Override

    public void method() {

        decotate1();

        source.method();

    }

}

观察者模式:定义对象间的一种一对多的依赖关系,当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。

场景:一个对象(目标对象)的状态发生改变,所有的依赖对象(观察者对象)都将得到通知,进行广播通知。


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