第二章、数组

作者: 诗意Prince | 来源:发表于2020-05-25 18:36 被阅读0次

    时间长度:执行算法的时间长度与执行步数成正比,所以数组的查找算法时间(N/2步)要比插入算法(一步)长很多。删除(不允许重复)查找算法时间(N/2)加上移动剩下N/2个数据项,总共是N步。

    允许重复的查找算法:即使找到了上一个,还得继续查找下一个,直到最后一个数据项。但是删除的话,需要检查N个数据项和移动大于等于N/2个数据项。这个操作的平均时间依赖于重复数据项在整个数组中的分布情况。算法的实现:

        每删除一个,就将其后的所有数据往前移一位,然后再从头开始查找?

        感觉不用从头开始,而应该从查找到的那位开始,这样效率会高一点。

        更好的做法是删除完了所有的关键字之后再进行整合?好像不太好实现。

    有序与无序数组的对比

    1、插入操作慢,因为需要排序

    2、查找快,因为有了排序

    3、删除稍快,因为查找快

    数组实现

    ```/**

    * @author darren

    * @time 2020/5/24

    * @todo 有序数组

    **/

    public class OrdArray<T extends Comparable<? super T>> {

        private int size;

        private T[] tArray;

        /**

        * 指向当前索引的下一个位置

        */

        private int index;

        /**

        * 是否允许重复

        */

        private boolean isDup;

        /**

        * 默认不允许重复

        *

        * @param array

        */

        public OrdArray(T[] array) {

            this.tArray = array;

            size = tArray.length;

            this.isDup = false;

        }

        public OrdArray(T[] array, boolean isDup) {

            this.tArray = array;

            size = tArray.length;

            this.isDup = isDup;

        }

        /**

        * 1、找到要插入的位置

        * 2、从该位置到末尾都需要往后挪动一位

        * 3、在该位置赋value值

        *

        * @param value

        * @return

        */

        public int add(T value) {

            /**

            * 不允许重复,并且在数组中有对应的值,直接返回-1

            */

            if (!isDup && getKey(value) != -1) {

                return -1;

            }

            int pos = getPosition(value, 0, index);

            /**

            * 不是在数组最后一位插入的,都需要挪动

            */

            if (pos != index) {

                System.arraycopy(tArray, pos, tArray, pos + 1, index - pos);

            }

            //先挪动一位,再赋值

            tArray[pos] = value;

            index++;

            return pos;

        }

        /**

        * 有序数组中的二分法查找,不再是线性查找

        *

        * @return 索引位置,-1代表没有找到

        */

        public int getKey(T value) {

            /**

            * 数组为空,直接返回;

            * 比最小值小,比最大值大,直接返回,不用二分法查找

            */

            if (index < 1 || (tArray[0].compareTo(value) > 0 || tArray[index - 1].compareTo(value) < 0)) {

                return -1;

            }

            return getKey(value, 0, index);

        }

        /**

        * 根据索引位置删除

        *

        * @param pos

        * @return 当前位置下的值

        */

        public T delete(int pos) {

            if (pos < 0 || pos >= index) {

                return null;

            }

            T value = tArray[pos];

            System.arraycopy(tArray, pos + 1, tArray, pos, index - pos - 1);

            tArray[index - 1] = null;

            index--;

            return value;

        }

        public int delete(T value) {

            int pos = getKey(value);

            if (pos != -1) {

                System.arraycopy(tArray, pos + 1, tArray, pos, index - pos - 1);

                tArray[index - 1] = null;

                index--;

            }

            return pos;

        }

        /**

        * 二分法查找算法

        *

        * @param value

        * @param sPos

        * @param ePos

        * @return

        */

        private int getKey(T value, int sPos, int ePos) {

            return binarySearch(value, sPos, ePos, true);

        }

        /**

        * 二分法查找,不管存不存在,都返回一个插入的索引值

        *

        * @param value

        * @param sPos

        * @param ePos

        * @return

        */

        private int getPosition(T value, int sPos, int ePos) {

            //等于小于最小值,返回0,数组所有的数据后移一位

            if (index < 1 || tArray[0].compareTo(value) >= 0) {

                return 0;

            }

            //大于等于最大值,返回当前索引的下一位

            if (tArray[index - 1].compareTo(value) <= 0) {

                return index;

            }

            return binarySearch(value, sPos, ePos, false);

        }

        /**

        * 二分算法核心实现

        *

        * @param value

        * @param sPos

        * @param ePos

        * @param isFind 是否需要真正找到value对应的索引

        * @return

        * @Todo 递归中return与非return的区别

        * 假设某个递归方法有返回值:

        * 递归中之所以使用return是用来返回最终执行的那个方法的返回值

        * 如果不使用return,那么返回值是首次进入该方法时的返回值

        */

        private int binarySearch(T value, int sPos, int ePos, boolean isFind) {

            /**

            * @todo 这个查找终止条件很关键

            */

            if (sPos > ePos) {

                return isFind ? -1 : (ePos + 1);

            }

            int pos = (sPos + ePos) / 2;

            /**

            * 发现值比数组的中间值小

            * @Todo 关键在于pos-1和pos+1

            */

            int compRlt = tArray[pos].compareTo(value);

            if (compRlt > 0) {

                //去掉return会导致返回的值是首次进入该方法时的返回值

                return binarySearch(value, sPos, pos - 1, isFind);

            } else if (compRlt < 0) {

                return binarySearch(value, pos + 1, ePos, isFind);

            }

            return pos;

        }

        /**

        * 正向排序

        * 1、首先决定内层循环的算法

        * 2、决定外层循环的次数:从最后开始比最前开始要好

        * 不要内层外层一起考虑

        */

        public void bubbleSort() {

            for (int i = index - 1; i > 0; i--) {    //只是用来控制次数,所以可前可后

                for (int j = 0; j < i; j++) {

                    if (tArray[j] > tArray[j + 1]) {

                        swap(j, j + 1);

                    }

                }

            }

        }

        /**

        * 选择排序算法精髓:

        * 和冒泡算法一样比较,但只是比较,找到最小值,直到比较完一次后后才进行交换

        * 然后进行下一次比较,并且比较的个数少了一个

        */

        public void selectSort() {

            for (int i = 0; i < index; i++) {

                int min = tArray[i];

                //pos的初始值很重要

                int pos = i;

                for (int j = i + 1; j < index; j++) {

                    if (min > tArray[j]) {

                        min = tArray[j];

                        pos = j;

                    }

                }

    //此处的交换是放在内层循环的外面,因此减少了交换的次数

                swap(i, pos);

            }

        }

        @Override

        public String toString() {

            StringBuilder sb = new StringBuilder();

            sb.append("[");

            for (T t : tArray) {

                sb.append(t);

                sb.append(",");

            }

            sb.delete(sb.length() - 1, sb.length());

            sb.append("]");

            return sb.toString();

        }

        public static void main(String[] args) {

            Integer[] ints = new Integer[10];

            OrdArray<Integer> ordArray = new OrdArray<Integer>(ints, true);

            ordArray.add(5);

            ordArray.add(1);

            ordArray.add(7);

            ordArray.add(0);

            ordArray.add(9);

            ordArray.add(6);

            ordArray.add(6);

            int i1 = ordArray.getKey(1);

            int i2 = ordArray.getKey(9);

            int i3 = ordArray.getKey(3);

            int i4 = ordArray.delete(new Integer(7));

            int i5 = ordArray.delete(new Integer(0));

            int i6 = ordArray.delete(new Integer(9));

            Integer int1 = ordArray.delete(0);

            Integer int2 = ordArray.delete(3);

        }

    }```

    数组不能满足插入删除查询都很快的要求。


    为什么不将所有的数据用数组来存储

    插入效率太低(有序数组),查找、删除效率太低(无序)

    另外,数组大小是固定的。

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