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  • 基础API与常见算法(一)

    1 和数学相关的类

    1.1 java.lang.Math

    java.lang.Math 类包含用于执行基本数学运算的方法,如初等指数、对数、平方根和三角函数。类似这样的工具类,其所有方法均为静态方法,并且不会创建对象,调用起来非常简单。

    • public static double abs(double a) :返回 double 值的绝对值。

    double d1 = Math.abs(-5); //d1的值为5
    double d2 = Math.abs(5); //d2的值为5
    • public static double ceil(double a) :返回大于等于参数的最小的整数。

    double d1 = Math.ceil(3.3); //d1的值为 4.0
    double d2 = Math.ceil(-3.3); //d2的值为 -3.0
    double d3 = Math.ceil(5.1); //d3的值为 6.0
    • public static double floor(double a) :返回小于等于参数最大的整数。

    double d1 = Math.floor(3.3); //d1的值为3.0
    double d2 = Math.floor(-3.3); //d2的值为-4.0
    double d3 = Math.floor(5.1); //d3的值为 5.0
    • public static long round(double a) :返回最接近参数的 long。(相当于四舍五入方法)

    long d1 = Math.round(5.5); //d1的值为6.0
    long d2 = Math.round(5.4); //d2的值为5.0
    • public static double pow(double a,double b):返回a的b幂次方法

    • public static double sqrt(double a):返回a的平方根

    • public static double random():返回[0,1)的随机值

    • public static final double PI:返回圆周率

    • public static double max(double x, double y):返回x,y中的最大值

    • public static double min(double x, double y):返回x,y中的最小值

    double result = Math.pow(2,31);
    double sqrt = Math.sqrt(256);
    double rand = Math.random();
    double pi = Math.PI;
    练习

    请使用Math 相关的API,计算在 -10.85.9 之间,绝对值大于6 或者小于2.1 的整数有多少个?

    public class MathTest {
     public static void main(String[] args) {
       // 定义最小值
       double min = -10.8;
       // 定义最大值
       double max = 5.9;
       // 定义变量计数
       int count = 0;
       // 范围内循环
       for (double i = Math.ceil(min); i <= max; i++) {
         // 获取绝对值并判断
         if (Math.abs(i) > 6 || Math.abs(i) < 2.1) {
           // 计数
           count++;
        }
      }
       System.out.println("个数为: " + count + " 个");
    }
    }

    1.2 java.math包

    (1)BigInteger

    不可变的任意精度的整数。

    • BigInteger(String val)

    • BigInteger add(BigInteger val)

    • BigInteger subtract(BigInteger val)

    • BigInteger multiply(BigInteger val)

    • BigInteger divide(BigInteger val)

    • BigInteger remainder(BigInteger val)

    • ....

        @Test
    public void test01(){
    // long bigNum = 123456789123456789123456789L;

    BigInteger b1 = new BigInteger("123456789123456789123456789");
    BigInteger b2 = new BigInteger("78923456789123456789123456789");

    // System.out.println("和:" + (b1+b2));//错误的,无法直接使用+进行求和

    System.out.println("和:" + b1.add(b2));
    System.out.println("减:" + b1.subtract(b2));
    System.out.println("乘:" + b1.multiply(b2));
    System.out.println("除:" + b2.divide(b1));
    System.out.println("余:" + b2.remainder(b1));
    }

    (2)RoundingMode枚举类

    CEILING :向正无限大方向舍入的舍入模式。 DOWN :向零方向舍入的舍入模式。 FLOOR:向负无限大方向舍入的舍入模式。 HALF_DOWN :向最接近数字方向舍入的舍入模式,如果与两个相邻数字的距离相等,则向下舍入。 HALF_EVEN:向最接近数字方向舍入的舍入模式,如果与两个相邻数字的距离相等,则向相邻的偶数舍入。 HALF_UP:向最接近数字方向舍入的舍入模式,如果与两个相邻数字的距离相等,则向上舍入。 UNNECESSARY:用于断言请求的操作具有精确结果的舍入模式,因此不需要舍入。 UP:远离零方向舍入的舍入模式。

    (3)BigDecimal

    不可变的、任意精度的有符号十进制数。

    • BigDecimal(String val)

    • BigDecimal add(BigDecimal val)

    • BigDecimal subtract(BigDecimal val)

    • BigDecimal multiply(BigDecimal val)

    • BigDecimal divide(BigDecimal val)

    • BigDecimal divide(BigDecimal divisor, int roundingMode)

    • BigDecimal divide(BigDecimal divisor, int scale, RoundingMode roundingMode)

    • BigDecimal remainder(BigDecimal val)

    • ....

        @Test
    public void test02(){
    /*double big = 12.123456789123456789123456789;
    System.out.println("big = " + big);*/

    BigDecimal b1 = new BigDecimal("123.45678912345678912345678912345678");
    BigDecimal b2 = new BigDecimal("7.8923456789123456789123456789998898888");

    // System.out.println("和:" + (b1+b2));//错误的,无法直接使用+进行求和

    System.out.println("和:" + b1.add(b2));
    System.out.println("减:" + b1.subtract(b2));
    System.out.println("乘:" + b1.multiply(b2));
    System.out.println("除:" + b1.divide(b2,20,RoundingMode.UP));//divide(BigDecimal divisor, int scale, int roundingMode)
    System.out.println("除:" + b1.divide(b2,20,RoundingMode.DOWN));//divide(BigDecimal divisor, int scale, int roundingMode)
    System.out.println("余:" + b1.remainder(b2));
    }

    1.3 java.util.Random

    用于产生随机数

    • boolean nextBoolean():返回下一个伪随机数,它是取自此随机数生成器序列的均匀分布的 boolean 值。

    • void nextBytes(byte[] bytes):生成随机字节并将其置于用户提供的 byte 数组中。

    • double nextDouble():返回下一个伪随机数,它是取自此随机数生成器序列的、在 0.0 和 1.0 之间均匀分布的 double 值。

    • float nextFloat():返回下一个伪随机数,它是取自此随机数生成器序列的、在 0.0 和 1.0 之间均匀分布的 float 值。

    • double nextGaussian():返回下一个伪随机数,它是取自此随机数生成器序列的、呈高斯(“正态”)分布的 double 值,其平均值是 0.0,标准差是 1.0。

    • int nextInt():返回下一个伪随机数,它是此随机数生成器的序列中均匀分布的 int 值。

    • int nextInt(int n):返回一个伪随机数,它是取自此随机数生成器序列的、在 0(包括)和指定值(不包括)之间均匀分布的 int 值。

    • long nextLong():返回下一个伪随机数,它是取自此随机数生成器序列的均匀分布的 long 值。

        @Test
    public void test03(){
    Random r = new Random();
    System.out.println("随机整数:" + r.nextInt());
    System.out.println("随机小数:" + r.nextDouble());
    System.out.println("随机布尔值:" + r.nextBoolean());
    }

    2 日期时间API

    2.1 JDK1.8之前

    1、java.util.Date

    new Date():当前系统时间

    long getTime():返回该日期时间对象距离1970-1-1 0.0.0 0毫秒之间的毫秒值

    new Date(long 毫秒):把该毫秒值换算成日期时间对象

    	@Test
    	public void test5(){
    		long time = Long.MAX_VALUE;
    		Date d = new Date(time);
    		System.out.println(d);
    	}
    	
    	@Test
    	public void test4(){
    		long time = 1559807047979L;
    		Date d = new Date(time);
    		System.out.println(d);
    	}
    	@Test
    	public void test3(){
    		Date d = new Date();
    		long time = d.getTime();
    		System.out.println(time);//1559807047979
    	}
    	
    	@Test
    	public void test2(){
    		long time = System.currentTimeMillis();
    		System.out.println(time);//1559806982971
    		//当前系统时间距离1970-1-1 0:0:0 0毫秒的时间差,毫秒为单位
    	}
    	
    	@Test
    	public void test1(){
    		Date d = new Date();
    		System.out.println(d);
    	}
    

    2、java.util.TimeZone

    通常,使用 getDefault 获取 TimeZonegetDefault 基于程序运行所在的时区创建 TimeZone

    也可以用 getTimeZone 及时区 ID 获取 TimeZone 。例如美国太平洋时区的时区 ID 是 "America/Los_Angeles"。

        @Test
    public void test8(){
    String[] all = TimeZone.getAvailableIDs();
    for (int i = 0; i < all.length; i++) {
    System.out.println(all[i]);
    }
    }

    @Test
    public void test7(){
    TimeZone t = TimeZone.getTimeZone("America/Los_Angeles");
    }

    常见时区ID:

    Asia/Shanghai
    UTC
    America/New_York

    3、java.util.Calendar

    Calendar 类是一个抽象类,它为特定瞬间与一组诸如 YEARMONTHDAY_OF_MONTHHOUR日历字段之间的转换提供了一些方法,并为操作日历字段(例如获得下星期的日期)提供了一些方法。瞬间可用毫秒值来表示,它是距历元(即格林威治标准时间 1970 年 1 月 1 日的 00:00:00.000,格里高利历)的偏移量。与其他语言环境敏感类一样,Calendar 提供了一个类方法 getInstance,以获得此类型的一个通用的对象。

    (1)getInstance():得到Calendar的对象

    (2)get(常量)

        @Test
    public void test6(){
    Calendar c = Calendar.getInstance();
    System.out.println(c);

    int year = c.get(Calendar.YEAR);
    System.out.println(year);

    int month = c.get(Calendar.MONTH)+1;
    System.out.println(month);

    //...
    }

    @Test
    public void test7(){
    TimeZone t = TimeZone.getTimeZone("America/Los_Angeles");

    //getInstance(TimeZone zone)
    Calendar c = Calendar.getInstance(t);
    System.out.println(c);
    }

    4、java.text.SimpleDateFormat

    SimpleDateFormat用于日期时间的格式化。

        @Test
    public void test10() throws ParseException{
    String str = "2019年06月06日 16时03分14秒 545毫秒 星期四 +0800";
    SimpleDateFormat sf = new SimpleDateFormat("yyyy年MM月dd日 HH时mm分ss秒 SSS毫秒 E Z");
    Date d = sf.parse(str);
    System.out.println(d);
    }

    @Test
    public void test9(){
    Date d = new Date();

    SimpleDateFormat sf = new SimpleDateFormat("yyyy年MM月dd日 HH时mm分ss秒 SSS毫秒 E Z");
    //把Date日期转成字符串,按照指定的格式转
    String str = sf.format(d);
    System.out.println(str);
    }

    2.2 JDK1.8之后

    Java1.0中包含了一个Date类,但是它的大多数方法已经在Java 1.1引入Calendar类之后被弃用了。而Calendar并不比Date好多少。它们面临的问题是:

    • 可变性:象日期和时间这样的类对象应该是不可变的。Calendar类中可以使用三种方法更改日历字段:set()、add() 和 roll()。

    • 偏移性:Date中的年份是从1900开始的,而月份都是从0开始的。

    • 格式化:格式化只对Date有用,Calendar则不行。

    • 此外,它们也不是线程安全的,不能处理闰秒等。

    可以说,对日期和时间的操作一直是Java程序员最痛苦的地方之一。第三次引入的API是成功的,并且java 8中引入的java.time API 已经纠正了过去的缺陷,将来很长一段时间内它都会为我们服务。

    Java 8 吸收了 Joda-Time 的精华,以一个新的开始为 Java 创建优秀的 API。

    • java.time – 包含值对象的基础包

    • java.time.chrono – 提供对不同的日历系统的访问。

    • java.time.format – 格式化和解析时间和日期

    • java.time.temporal – 包括底层框架和扩展特性

    • java.time.zone – 包含时区支持的类

    Java 8 吸收了 Joda-Time 的精华,以一个新的开始为 Java 创建优秀的 API。新的 java.time 中包含了所有关于时钟(Clock),本地日期(LocalDate)、本地时间(LocalTime)、本地日期时间(LocalDateTime)、时区(ZonedDateTime)和持续时间(Duration)的类。

    1、本地日期时间:LocalDate、LocalTime、LocalDateTime

    方法 
    now() / now(ZoneId zone) 静态方法,根据当前时间创建对象/指定时区的对象
    of() 静态方法,根据指定日期/时间创建对象
    getDayOfMonth()/getDayOfYear() 获得月份天数(1-31) /获得年份天数(1-366)
    getDayOfWeek() 获得星期几(返回一个 DayOfWeek 枚举值)
    getMonth() 获得月份, 返回一个 Month 枚举值
    getMonthValue() / getYear() 获得月份(1-12) /获得年份
    getHours()/getMinute()/getSecond() 获得当前对象对应的小时、分钟、秒
    withDayOfMonth()/withDayOfYear()/withMonth()/withYear() 将月份天数、年份天数、月份、年份修改为指定的值并返回新的对象
    with(TemporalAdjuster t) 将当前日期时间设置为校对器指定的日期时间
    plusDays(), plusWeeks(), plusMonths(), plusYears(),plusHours() 向当前对象添加几天、几周、几个月、几年、几小时
    minusMonths() / minusWeeks()/minusDays()/minusYears()/minusHours() 从当前对象减去几月、几周、几天、几年、几小时
    plus(TemporalAmount t)/minus(TemporalAmount t) 添加或减少一个 Duration 或 Period
    isBefore()/isAfter() 比较两个 LocalDate
    isLeapYear() 判断是否是闰年(在LocalDate类中声明)
    format(DateTimeFormatter t) 格式化本地日期、时间,返回一个字符串
    parse(Charsequence text) 将指定格式的字符串解析为日期、时间
        @Test
    public void test7(){
    LocalDate now = LocalDate.now();
    LocalDate before = now.minusDays(100);
    System.out.println(before);//2019-02-26
    }

    @Test
    public void test06(){
    LocalDate lai = LocalDate.of(2019, 5, 13);
    LocalDate go = lai.plusDays(160);
    System.out.println(go);//2019-10-20
    }

    @Test
    public void test05(){
    LocalDate lai = LocalDate.of(2019, 5, 13);
    System.out.println(lai.getDayOfYear());
    }


    @Test
    public void test04(){
    LocalDate lai = LocalDate.of(2019, 5, 13);
    System.out.println(lai);
    }

    @Test
    public void test03(){
    LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
    System.out.println(now);
    }

    @Test
    public void test02(){
    LocalTime now = LocalTime.now();
    System.out.println(now);
    }

    @Test
    public void test01(){
    LocalDate now = LocalDate.now();
    System.out.println(now);
    }

    2、指定时区日期时间:ZonedDateTime

    常见时区ID:

    Asia/Shanghai
    UTC
    America/New_York

     

    import java.time.ZoneId;
    import java.time.ZonedDateTime;

    public class TestZonedDateTime {
    public static void main(String[] args) {
    ZonedDateTime t = ZonedDateTime.now();
    System.out.println(t);

    ZonedDateTime t1 = ZonedDateTime.now(ZoneId.of("America/New_York"));
    System.out.println(t1);
    }
    }

    3、持续日期/时间:Period和Duration

    Period:用于计算两个“日期”间隔

    public static void main(String[] args) {
    LocalDate t1 = LocalDate.now();
    LocalDate t2 = LocalDate.of(2018, 12, 31);
    Period between = Period.between(t1, t2);
    System.out.println(between);

    System.out.println("相差的年数:"+between.getYears());//1年
    System.out.println("相差的月数:"+between.getMonths());//又7个月
    System.out.println("相差的天数:"+between.getDays());//零25天
    System.out.println("相差的总数:"+between.toTotalMonths());//总共19个月
    }

    Duration:用于计算两个“时间”间隔

        public static void main(String[] args) {
    LocalDateTime t1 = LocalDateTime.now();
    LocalDateTime t2 = LocalDateTime.of(2017, 8, 29, 0, 0, 0, 0);
    Duration between = Duration.between(t1, t2);
    System.out.println(between);

    System.out.println("相差的总天数:"+between.toDays());
    System.out.println("相差的总小时数:"+between.toHours());
    System.out.println("相差的总分钟数:"+between.toMinutes());
    System.out.println("相差的总秒数:"+between.getSeconds());
    System.out.println("相差的总毫秒数:"+between.toMillis());
    System.out.println("相差的总纳秒数:"+between.toNanos());
    System.out.println("不够一秒的纳秒数:"+between.getNano());
    }

    4、DateTimeFormatter:日期时间格式化

    该类提供了三种格式化方法:

    预定义的标准格式。如:ISO_DATE_TIME;ISO_DATE

    本地化相关的格式。如:ofLocalizedDate(FormatStyle.MEDIUM)

    自定义的格式。如:ofPattern(“yyyy-MM-dd hh:mm:ss”)

        @Test
    public void test10(){
    LocalDateTime now = LocalDateTime.now();

    // DateTimeFormatter df = DateTimeFormatter.ofLocalizedDateTime(FormatStyle.LONG);//2019年6月6日 下午04时40分03秒
    DateTimeFormatter df = DateTimeFormatter.ofLocalizedDateTime(FormatStyle.SHORT);//19-6-6 下午4:40
    String str = df.format(now);
    System.out.println(str);
    }
    @Test
    public void test9(){
    LocalDateTime now = LocalDateTime.now();

    DateTimeFormatter df = DateTimeFormatter.ISO_DATE_TIME;//2019-06-06T16:38:23.756
    String str = df.format(now);
    System.out.println(str);
    }

    @Test
    public void test8(){
    LocalDateTime now = LocalDateTime.now();

    DateTimeFormatter df = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy年MM月dd日 HH时mm分ss秒 SSS毫秒 E 是这一年的D天");
    String str = df.format(now);
    System.out.println(str);
    }

    3 系统相关类

    3.1 java.lang.System类

    系统类中很多好用的方法,其中几个如下:

    • static long currentTimeMillis() :返回当前系统时间距离1970-1-1 0:0:0的毫秒值

    • static void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length):

      从指定源数组中复制一个数组,复制从指定的位置开始,到目标数组的指定位置结束。常用于数组的插入和删除

    • static void exit(int status) :退出当前系统

    • static void gc() :运行垃圾回收器。

    • static String getProperty(String key):获取某个系统属性

    • ...

    public class Test{
       public static void main(String[] args){
      long time = System.currentTimeMillis();
      System.out.println("现在的系统时间距离1970年1月1日凌晨:" + time + "毫秒");
     
      System.exit(0);

      System.out.println("over");//不会执行
      }
    }

    3.3 java.lang.Runtime类

    每个 Java 应用程序都有一个 Runtime 类实例,使应用程序能够与其运行的环境相连接。可以通过 getRuntime 方法获取当前运行时。 应用程序不能创建自己的 Runtime 类实例。

    public static Runtime getRuntime(): 返回与当前 Java 应用程序相关的运行时对象。

    public long totalMemory():返回 Java 虚拟机中的内存总量。此方法返回的值可能随时间的推移而变化,这取决于主机环境。

    public long freeMemory():回 Java 虚拟机中的空闲内存量。调用 gc 方法可能导致 freeMemory 返回值的增加。

    4 数组的算法升华

    4.1 数组的算法升华

    1、数组的反转

    方法有两种:

    1、借助一个新数组

    2、首尾对应位置交换

    第一种方式示例代码:

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

    //(1)先创建一个新数组
    int[] newArr = new int[arr.length];

    //(2)复制元素
    int len = arr.length;
    for(int i=0; i<newArr.length; i++){
       newArr[i] = arr[len -1 - i];
    }

    //(3)舍弃旧的,让arr指向新数组
    arr = newArr;//这里把新数组的首地址赋值给了arr

    //(4)遍历显示
    for(int i=0; i<arr.length; i++){
       System.out.println(arr[i]);
    }

    缺点:需要借助一个数组,浪费额外空间,原数组需要垃圾回收

    第二种方式示例代码:

    实现思想:数组对称位置的元素互换。

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

    //(1)计算要交换的次数: 次数 = arr.length/2
    //(2)首尾对称位置交换
    for(int i=0; i<arr.length/2; i++){//循环的次数就是交换的次数
       int temp = arr[i];
       arr[i] = arr[arr.length-1-i];
    arr[arr.length-1-i] = temp;
    }

    //(3)遍历显示
    for(int i=0; i<arr.length; i++){
       System.out.println(arr[i]);
    }

        public static void main(String[] args){
    int[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};

    //左右对称位置交换
    for(int left=0,right=arr.length-1; left<right; left++,right--){
       //首 与 尾交换
       int temp = arr[left];
       arr[left] = arr[right];
    arr[right] = temp;
    }

    //(3)遍历显示
    for(int i=0; i<arr.length; i++){
       System.out.println(arr[i]);
    }
    }

    2、数组的扩容

    示例:当原来的数组长度不够了需要扩容,例如需要新增位置来存储10

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

    //如果要把arr数组扩容,增加1个位置
    //(1)先创建一个新数组,它的长度 = 旧数组的长度+1,或者也可以扩大为原来数组长度的1.5倍,2倍等
    int[] newArr = new int[arr.length + 1];

    //(2)复制元素
    //注意:i<arr.length   因位arr比newArr短,避免下标越界
    for(int i=0; i<arr.length; i++){
       newArr[i] = arr[i];
    }

    //(3)把新元素添加到newArr的最后
    newArr[newArr.length-1] = 10;

    //(4)如果下面继续使用arr,可以让arr指向新数组
    arr = newArr;

    //(4)遍历显示
    for(int i=0; i<arr.length; i++){
       System.out.println(arr[i]);
    }

    (1)至于新数组的长度定义多少合适,看实际情况,如果新增的元素个数确定,那么可以增加指定长度,如果新增元素个数不确定,那么可以扩容为原来的1.5倍、2倍等

    (2)数组扩容太多会造成浪费,太少会导致频繁扩容,效率低下

    3、数组元素的插入

    示例:在原数组的某个[index]插入一个元素

    情形一:原数组未满

    String[] arr = new String[5];
    arr[0]="张三";
    arr[1]="李四";
    arr[2]="王五";

    那么目前数组的长度是5,而数组的实际元素个数是3,如果此时需要在“张三”和“李四”之间插入一个“赵六”,即在[index=1]的位置插入“赵六”,需要怎么做呢?
    String[] arr = new String[5];
    arr[0]="张三";
    arr[1]="李四";
    arr[2]="王五";

    //(1)移动2个元素,需要移动的起始元素下标是[1],它需要移动到[2],一共一共2个
    System.arraycopy(arr,1,arr,2,2);
    //(2)插入新元素
    arr[1]="赵六";

    //(3)遍历显示
    for(int i=0; i<arr.length; i++){
       System.out.println(arr[i]);
    }

    情形二:原数组已满

    String[] arr = new String[3];
    arr[0]="张三";
    arr[1]="李四";
    arr[2]="王五";

    那么目前数组的长度是3,而数组的实际元素个数是3,如果此时需要在“张三”和“李四”之间插入一个“赵六”,即在[index=1]的位置插入“赵六”,需要怎么做呢?
    String[] arr = new String[3];
    arr[0]="张三";
    arr[1]="李四";
    arr[2]="王五";

    //(1)先扩容
    String[] newArr = new String[4];
    for(int i=0; i<arr.length; i++){
    newArr[i] = arr[i];
    }
    arr=newArr;

    //(2)移动2个元素,需要移动的起始元素下标是[1],它需要移动到[2],一共一共2个
    System.arraycopy(arr,1,arr,2,2);
    //(3)插入新元素
    arr[1]="赵六";

    //(4)遍历显示
    for(int i=0; i<arr.length; i++){
       System.out.println(arr[i]);
    }

    4、数组元素的删除

    示例:

    String[] arr = new String[3];
    arr[0]="张三";
    arr[1]="李四";
    arr[2]="王五";

    现在需要删除“李四”,我们又不希望数组中间空着元素,该如何处理呢?
    String[] arr = new String[3];
    arr[0]="张三";
    arr[1]="李四";
    arr[2]="王五";

    //(1)移动元素,需要移动元素的起始下标[2],该元素需要移动到[1],一共需要移动1个元素
    System.arraycopy(arr,2,arr,1,1);

    //(2)因为数组元素整体往左移动,这里本质上是复制,原来最后一个元素需要置空
    arr[2]=null;//使得垃圾回收尽快回收对应对象的内存

    5、数组的二分查找

    二分查找:对折对折再对折

    要求:要求数组元素必须支持比较大小,并且数组中的元素已经按大小排好序

    示例:

    class Exam2{
    public static void main(String[] args){
    int[] arr = {2,5,7,8,10,15,18,20,22,25,28};//数组是有序的
    int value = 18;

           int index = -1;
    int left = 0;
           int right = arr.length - 1;
           int mid = (left + right)/2;
           while(left<=right){
               //找到结束
               if(value == arr[mid]){
                   index = mid;
                   break;
              }//没找到
               else if(value > arr[mid]){//往右继续查找
                   //移动左边界,使得mid往右移动
                   left = mid + 1;
              }else if(value < arr[mid]){//往左边继续查找
                   right = mid - 1;
              }
               
               mid = (left + right)/2;
          }
           
           if(index==-1){
      System.out.println(value + "不存在");
    }else{
      System.out.println(value + "的下标是" + index);
    }
           
    }
    }

    6、数组的直接选择排序

    示例代码:简单的直接选择排序

    int[] arr = {49,38,65,97,76,13,27,49};

    for(int i=1; i<arr.length; i++){//外循环的次数 = 轮数 = 数组的长度-1
       //(1)找出本轮未排序元素中的最值
       /*
       未排序元素:
       第1轮:i=1,未排序,[0,7],本轮未排序元素第一个元素是[0]
       第2轮:i=2,未排序,[1,7],本轮未排序元素第一个元素是[1]
       ...
       第7轮:i=7,未排序,[6,7],本轮未排序元素第一个元素是[6]
       
       每一轮未排序元素的起始下标:0,1,2,3,4,5,6,正好是i-1的
       未排序的后面的元素依次:
       第1轮:[1,7] j=1,2,3,4,5,6,7
       第2轮:[2,4] j=2,3,4,5,6,7
       。。。。
       第7轮:[7]   j=7
       j的起点是i,终点都是7
       */
       int max = arr[i-1];
       int index = i-1;
       for(int j=i; j<arr.length; j++){
           if(arr[j] > max){
               max = arr[j];
               index = j;
          }
      }
       
       //(2)如果这个最值没有在它应该在的位置,就与这个位置的元素交换
       /*
       第1轮,最大值应该在[0]
       第2轮,最大值应该在[1]
       ....
       第7轮,最大值应该在[6]
       正好是i-1的值
       */
       if(index != i-1){
           //交换arr[i-1]与arr[index]
           int temp = arr[i-1];
           arr[i-1] = arr[index];
           arr[index] = temp;
      }
    }

    //显示结果
    for(int i=0; i<arr.length; i++){
    System.out.print(arr[i]);
    }

    4.2 数组工具类

    java.util.Arrays数组工具类,提供了很多静态方法来对数组进行操作,而且如下每一个方法都有各种重载形式,以下只列出int[]类型的,其他类型的数组类推:

    • static int binarySearch(int[] a, int key) :要求数组有序,在数组中查找key是否存在,如果存在返回第一次找到的下标,不存在返回负数

    • static int[] copyOf(int[] original, int newLength) :根据original原数组复制一个长度为newLength的新数组,并返回新数组

    • static int[] copyOfRange(int[] original, int from, int to) :复制original原数组的[from,to)构成新数组,并返回新数组

    • static boolean equals(int[] a, int[] a2) :比较两个数组的长度、元素是否完全相同

    • static void fill(int[] a, int val) :用val填充整个a数组

    • static void fill(int[] a, int fromIndex, int toIndex, int val):将a数组[fromIndex,toIndex)部分填充为val

    • static void sort(int[] a) :将a数组按照从小到大进行排序

    • static void sort(int[] a, int fromIndex, int toIndex) :将a数组的[fromIndex, toIndex)部分按照升序排列

    • static String toString(int[] a) :把a数组的元素,拼接为一个字符串,形式为:[元素1,元素2,元素3。。。]

    示例代码:

    import java.util.Arrays;
    import java.util.Random;

    public class Test{
       public static void main(String[] args){
      int[] arr = new int[5];
           // 打印数组,输出地址值
    System.out.println(arr); // [I@2ac1fdc4
    // 数组内容转为字符串
      System.out.println("arr数组初始状态:"+ Arrays.toString(arr));
     
      Arrays.fill(arr, 3);
      System.out.println("arr数组现在状态:"+ Arrays.toString(arr));
     
      Random rand = new Random();
      for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
    arr[i] = rand.nextInt(100);//赋值为100以内的随机整数
    }
      System.out.println("arr数组现在状态:"+ Arrays.toString(arr));
     
      int[] arr2 = Arrays.copyOf(arr, 10);
      System.out.println("新数组:" + Arrays.toString(arr2));
     
      System.out.println("两个数组的比较结果:" + Arrays.equals(arr, arr2));
     
      Arrays.sort(arr);
      System.out.println("arr数组现在状态:"+ Arrays.toString(arr));
      }
    }

    4.3 数组面试题

    1、编程题1

    找出数组中一个值,使其左侧值的加和等于右侧值的加和,

    例如:[1,2,5,3,2,4,2],结果为:第4个值3

    [9, 6, 8, 8, 7, 6, 9, 5, 2, 5],结果是没有

        public static void main(String[] args) {
    int[] arr = {1,2,5,3,2,4,2};

    int index = leftSumEqualsRightSum(arr);
    if(index!=-1) {
    System.out.println(arr[index]);
    }else {
    System.out.println("没有");
    }
    }

    public static int leftSumEqualsRightSum(int[] arr) {
    for (int mid = 0; mid < arr.length; mid++) {
    int leftSum = 0;
    int rightSum = 0;
    for (int i = 0; i <mid; i++) {
    leftSum += arr[i];
    }
    for (int i = mid+1; i < arr.length; i++) {
    rightSum += arr[i];
    }
    if(leftSum==rightSum) {
    return mid;
    }
    }
    return -1;
    }

    2、编程题2

    • 左奇右偶

      • 10个整数的数组{26,67,49,38,52,66,7,71,56,87}。

      • 元素重新排列,所有的奇数保存到数组左边,所有的偶数保存到数组右边。

    • 代码实现,效果如图所示:

    • 开发提示:

      • 左边的偶数与右边的奇数换位置:

      • 定义两个变量left和right,从左边开始查找偶数的位置,找到后用left记录,从右边开始找奇数的位置,找到后用right记录,如果left<right,那么就交换,然后在上一次的基础上继续查找,直到left与right擦肩。

        //效率最高
       public void order2(int[] arr){
           for (int left = 0,right = arr.length-1; left < right; ){
               //left代表左边需要交换的数的下标,偶数的下标
               //如果arr[left]此时是奇数,说明此时left不是我们要找的下标,left++往后移动
               while(arr[left]%2!=0){//当arr[left]是偶数时,结束while循环
                   left++;
              }
               //如果arr[right]此时是偶数,说明此时right不是我们要找的下标,right--往前移动
               while(arr[right]%2==0){//当arr[right]是奇数时,结束while循环
                   right--;
              }
               if(left < right){
                   int temp = arr[left];
                   arr[left] = arr[right];
                   arr[right]= temp;
              }
          }
      }
    public void order3(int[] arr){
           int len = arr.length;
           while (len>0) {
               for (int j=0; j<len-1; j++){
                   //左边的元素是偶数,就和它相邻的元素交换
                   if (arr[j]%2==0) {
                       int temp = arr[j];
                       arr[j] = arr[j+1];
                       arr[j+1] = temp;
                  }
              }
               len--;
          }
      }
    public void order(int[] arr){
           //从左边往右边找偶数,记录下标,evenIndex,这个是错误的数字的下标
           //从右边往左边找奇数,记录下标,oddIndex,这个是错误的数字的下标
           //交换arr[oddIndex]与arr[evenIndex],调整之后就可以了
           int evenIndex = 0;
           int oddIndex = arr.length-1;
           while(evenIndex < oddIndex){
               for (int i=0; i<arr.length; i++){
                   if(arr[i]%2==0){
                       evenIndex = i;
                       break;
                  }
              }

               for(int i=arr.length-1; i>=0; i--){
                   if(arr[i]%2!=0){
                       oddIndex = i;
                       break;
                  }
              }

               if(evenIndex < oddIndex) {
                   int temp = arr[evenIndex];
                   arr[evenIndex] = arr[oddIndex];
                   arr[oddIndex] = temp;
              }
          }
      }

    3、编程题3

    • 数组去重

      • 10个整数{9,10,6,6,1,9,3,5,6,4},范围1-10,保存到数组中。

      • 去除数组中重复的内容,只保留唯一的元素。

    • 按步骤编写代码,效果如图所示:

    • 开发提示:

      • 定义一个变量count,初始化为数组的长度

      • 遍历每一个元素,如果该元素与前面的某个元素相等,那么通过移动数组,把该元素覆盖掉,并修改count--。

      • 最后创建一个新数组,长度为count,并从原数组把前count个元素复制过来

    4、编程题4

    import java.util.Arrays;

    public class TestExer4 {
    public static void main(String[] args) {

    double[] arr = new double[10];
    for (int i = 0; i < arr.length-1; i++) {
    arr[i] = Math.random() * 100;//[0,100)之间的小数
    }
    arr[arr.length-1] = 0;
    System.out.println("直线上每一个点距离下一个点的距离:"+Arrays.toString(arr));

    double length = 150.5;

    int count = 0;
    double sum = 0;
    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
    sum += arr[i];
    if(sum<=length) {
    count++;
    }else {
    break;
    }
    }
    System.out.println("长度为:" + length + "的绳子最多能覆盖" +count+"个点");
    }
    }

    5、编程题5

    冒泡排序:

    public static void bubbleSort(int[] arr) {
    for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
    for (int j = 0; j < arr.length-i; j++) {
    if(arr[j] > arr[j+1]) {
    int temp = arr[j];
    arr[j] = arr[j+1];
    arr[j+1] = temp;
    }
    }
    }
    }

    直接选择排序:

    public static void selectSort(int[] arr) {
    for (int i = 0; i < arr.length-1; i++) {
    int minIndex = i;
    for (int j = i+1; j < arr.length; j++) {
    if(arr[minIndex] > arr[j]) {
    minIndex = j;
    }
    }
    if(minIndex!=i) {
    int temp = arr[minIndex];
    arr[minIndex] = arr[i];
    arr[i] = temp;
    }
    }
    }

    4.4 附加

    1、折半插入排序

    例如:数组{12,2,6,1,5}

    第一次:在[0,1)之间找插入2的位置==>left = [0] ==> {2,12,6,1,5}

    第二次:在[0,2)之间找插入6的位置==>left = [1] ==> {2,6,12,1,5}

    第三次:在[0,3)之间找插入1的位置==>left = [0] ==>{1,2,6,12,5}

    第四次:在[0,4)之间找插入5的位置==>left = [2] ==>{1,2,5,6,12}

        @Test
       public void test(){
           int[] arr = {12,2,6,1,5};
           sort(arr);
           System.out.println(Arrays.toString(arr));
      }

       public void sort(int[] arr){
           for (int i=1; i<arr.length; i++){
               //找到[0,i)之间插入arr[i]的位置
               //使用二分查找法
               int left = 0;
               int right=i-1;
               while (left<=right){
                   int mid = (left + right)/2;
                   if(arr[i]<=arr[mid]){
                       right = mid - 1;
                  }else{
                       left = mid + 1;
                  }
              }

               //在[0,i)插入arr[i]
               if(left < i){
                   int temp = arr[i];
                   System.arraycopy(arr,left,arr,left+1,i-left);
                   arr[left] = temp;
              }
          }
      }

    2、快速排序

    例如:数组{5, 2, 6, 12, 1,7,9}

        @Test
       public void test(){
           int[] arr = {5, 2, 6, 12, 1,7,9};
           sort(arr,0, arr.length-1);
           System.out.println(Arrays.toString(arr));
      }

       //将[start+1,end]之间的元素分为两拨,左边的所有元素比arr[start]小,右边的所有元素比arr[start]大
       public void sort(int[] arr,int start, int end){
           if(start < end){
               int left = start+1;
               int right = end;
               while(left<right){
                   //从左往右,从[start+1]开始找比arr[start]大的数arr[left],让它与arr[right]交换
                   //当arr[left]大于arr[start]就停止循环,因为此时找到了比arr[start]大的数arr[left]
                   while(arr[left]<=arr[start] && left<end){
                       left++;
                  }
                   
                   //从右往左,从[end]开始找比比arr[start]小的数arr[right],让它与arr[left]交换
                  //当arr[right]小于arr[start]就停止循环,因为此时找到了比arr[start]小的数arr[right]
                   while(arr[right]>=arr[start] && right>start){
                       right--;
                  }
                   
                   
                   if(left < right){
                       int temp = arr[left];
                       arr[left] = arr[right];
                       arr[right] = temp;
                  }
              }
               
               //经过上面的while,//如果right>start+1,那么说明在[start+1,end]之间的数分为两拨
               //[start+1,right]之间的是比arr[start]小的数
               //[right,end]之间的是比arr[start]大的数
               //交换arr[start]与arr[right]
               if(right > start + 1){
                   int temp = arr[start];
                   arr[start] = arr[right];
                   arr[right] = temp;
              }
               //此时[start,right-1]之间都是比arr[start]小的数据了,但是它们还未排序
               //此时[right+1,end]之间都是比arr[start]大的数据了,但是它们还未排序
               //所以需要分别对[start,right-1]、[right+1,end]之间元素重复上面的操作继续排序
               sort(arr,start,right-1);
               sort(arr,right+1,end);
          }

      }

    第1次调用sort(arr,0,6) 交换arr[left=2]与arr[right=4]:[5, 2, 1, 12, 6, 7, 9] 交换基准位置的元素与分界位置的元素:arr[start=0]与arr[right=2]:[1, 2, 5, 12, 6, 7, 9]

    第2次调用sort(arr,0,1)

    第3次调用sort(arr,0,0)

    第4次调用sort(arr,2,1)

    第5次调用sort(arr,3,6) 交换基准位置的元素与分界位置的元素:arr[start=3]与arr[right=6]:[1, 2, 5, 9, 6, 7, 12]

    第6次调用sort(arr,3,5) 交换基准位置的元素与分界位置的元素:arr[start=3]与arr[right=5]:[1, 2, 5, 7, 6, 9, 12]

    第7次调用sort(arr,3,4)

    第8次调用sort(arr,3,3)

    第9次调用sort(arr,5,4)

    第10次调用sort(arr,6,5)

    第11次调用sort(arr,7,6)

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