java数组排序时间排序_第四天 Java 数组与排序
一、 数组
数组(Array)，是多个相同类型数据按一定顺序排列 的集合，并使用一个名字命名，并通过编号的方式 对这些数据进行统一管理。
数组的常见概念
- 数组名
- 下标(或索引)
- 元素
- 数组的长度
数组本身是引用数据类型，而数组中的元素可以是任何数据类型，包括 基本数据类型和引用数据类型。
- 创建数组对象会在内存中开辟一整块连续的空间，而数组名中引用的是 这块连续空间的首地址。
- 数组的长度一旦确定，就不能修改。
- 我们可以直接通过下标(或索引)的方式调用指定位置的元素，速度很快。
- 数组的分类：
按照维度：一维数组、二维数组、三维数组、…
按照元素的数据类型分：基本数据类型元素的数组、引用数据类型元素的数组(即对象数组)
二、一维数组
一维数组的声明方式：
type var[] 或 type[] var；
例如：
int a[];
int[] a1;
double b[];
String[] c; //引用类型变量数组 Java语言中声明数组时不能指定其长度(数组中元素的数)， 例如： int a[5]; //非法
一维数组的初始化：
1. 动态初始化
数组声明且为数组元素分配空间与赋值操作分开进行
int arr = new int[3];
arr[0] = 1;
arr[1] = 2;
arr[2] = 3;2. 静态初始化
在定义数组的同时就为数组分配空间赋值。
int arr = ｛1,2,3｝;
int arr1 = new int[]{
1,2,3};
一维数组内存解析
随机数的产生
随机数产生先导入随机数类： import java.util.Random;再创建随机类型的对象： Random obj = new Random();产生随机整数： obj.nextInt();产生执行范围的随机整数： obj.nextInt( 种子数 ) 产生 0 到 种子数前的任意随机整数 例如： obj.nextInt(5). 在0,1,2,3,4中产生一个随机数 Obj.nextInt(5)+1; 在1,2,3,4,5 中产生一个随机整数
随机数产生先导入随机数类： import java.util.Random;再创建随机类型的对象： Random obj = new Random();产生随机整数： obj.nextInt();产生执行范围的随机整数： obj.nextInt( 种子数 ) 产生 0 到 种子数前的任意随机整数 例如： obj.nextInt(5). 在0,1,2,3,4中产生一个随机数 Obj.nextInt(5)+1; 在1,2,3,4,5 中产生一个随机整数
随机数产生先导入随机数类： import java.util.Random;再创建随机类型的对象： Random obj = new Random();产生随机整数： obj.nextInt();产生执行范围的随机整数： obj.nextInt( 种子数 ) 产生 0 到 种子数前的任意随机整数 例如： obj.nextInt(5). 在0,1,2,3,4中产生一个随机数 Obj.nextInt(5)+1; 在1,2,3,4,5 中产生一个随机整数
随机数产生先导入随机数类： import java.util.Random;再创建随机类型的对象： Random obj = new Random();产生随机整数： obj.nextInt();产生执行范围的随机整数： obj.nextInt( 种子数 ) 产生 0 到 种子数前的任意随机整数 例如： obj.nextInt(5). 在0,1,2,3,4中产生一个随机数 Obj.nextInt(5)+1; 在1,2,3,4,5 中产生一个随机整数
随机数产生先导入随机数类： import java.util.Random;再创建随机类型的对象： Random obj = new Random();产生随机整数： obj.nextInt();产生执行范围的随机整数： obj.nextInt( 种子数 ) 产生 0 到 种子数前的任意随机整数 例如： obj.nextInt(5). 在0,1,2,3,4中产生一个随机数 Obj.nextInt(5)+1; 在1,2,3,4,5 中产生一个随机整数
随机数产生先导入随机数类： import java.util.Random;再创建随机类型的对象： Random obj = new Random();产生随机整数： obj.nextInt();产生执行范围的随机整数： obj.nextInt( 种子数 ) 产生 0 到 种子数前的任意随机整数 例如： obj.nextInt(5). 在0,1,2,3,4中产生一个随机数 Obj.nextInt(5)+1; 在1,2,3,4,5 中产生一个随机整数
随机数产生先导入随机数类： import java.util.Random;再创建随机类型的对象： Random obj = new Random();产生随机整数： obj.nextInt();产生执行范围的随机整数： obj.nextInt( 种子数 ) 产生 0 到 种子数前的任意随机整数 例如： obj.nextInt(5). 在0,1,2,3,4中产生一个随机数 Obj.nextInt(5)+1; 在1,2,3,4,5 中产生一个随机整数
随机数产生先导入随机数类： import java.util.Random;再创建随机类型的对象： Random obj = new Random();产生随机整数： obj.nextInt();产生执行范围的随机整数： obj.nextInt( 种子数 ) 产生 0 到 种子数前的任意随机整数 例如： obj.nextInt(5). 在0,1,2,3,4中产生一个随机数 Obj.nextInt(5)+1; 在1,2,3,4,5 中产生一个随机整数
三、多维数组的使用
Java 语言里提供了支持多维数组的语法。
- 如果说可以把一维数组当成几何中的线性图形， 那么二维数组就相当于是一个表格，像右图Excel 中的表格一样。
- 对于二维数组的理解，我们可以看成是一维数组 array1又作为另一个一维数组array2的元素而存 在。其实，从数组底层的运行机制来看，其实没 有多维数组。
二维数组[][]：数组中的数组
格式1（动态初始化）：int[][] arr = new int[3][2];
- 定义了名称为arr的二维数组
- 二维数组中有3个一维数组
- 每一个一维数组中有2个元素
- 一维数组的名称分别为arr[0], arr[1], arr[2]
- 给第一个一维数组1脚标位赋值为78写法是：arr[0][1] = 78;
格式2（动态初始化）：int[][] arr = new int[3][];
- 二维数组中有3个一维数组。
- 每个一维数组都是默认初始化值null (注意：区别于格式1）
- 可以对这个三个一维数组分别进行初始化
- arr[0] = new int[3]; arr[1] = new int[1]; arr[2] = new int[2];
- 注：
- int[][]arr = new int[][3]; //非法
注意特殊写法情况：int[] x,y[]; x是一维数组，y是二维数组。
二维数组内存解析
四、数组中常见算法
1. 二分查找法
//二分法查找：要求此数组必须是有序的。
int[] arr3 = new int[]{-99,-54,-2,0,2,33,43,256,999};
boolean isFlag = true;
int number = 256;
//int number = 25;
int head = 0;//首索引位置
int end = arr3.length - 1;//尾索引位置
while(head <= end){
int middle = (head + end) / 2;
if(arr3[middle] == number){
System.out.println("找到指定的元素，索引为：" + middle);
isFlag = false;
break;
}else if(arr3[middle] > number){
end = middle - 1;
}else{
//arr3[middle] < number
head = middle + 1;
} }
if(isFlag){
System.out.println("未找打指定的元素");
}2. 排序算法
1）排序算法分类：内部排序和外部排序。
- 内部排序：整个排序过程不需要借助于外部存储器（如磁盘等），所有排 序操作都在内存中完成。
- 外部排序：参与排序的数据非常多，数据量非常大，计算机无法把整个排 序过程放在内存中完成，必须借助于外部存储器（如磁盘）。外部排序最 常见的是多路归并排序。可以认为外部排序是由多次内部排序组成。
2) 十大内部排序算法
- 选择排序
- 直接选择排序、堆排序
- 交换排序
- 冒泡排序、快速排序
- 插入排序
- 直接插入排序、折半插入排序、Shell排序
- 归并排序
- 桶式排序
- 基数排序
3) 算法5大特征
输入（Input） 有0个或多个输入数据，这些输入必须有清楚的描述和定义
输出（Output） 至少有1个或多个输出结果，不可以没有输出结果
有穷性（有限性，Finiteness） 算法在有限的步骤之后会自动结束而不会无限循环，并且每一个步骤可以在可接受的时间内完成
确定性（明确性，Definiteness） 算法中的每一步都有确定的含义，不会出现二义性
可行性（有效性，Effectiveness） 算法的每一步都是清楚且可行的，能让用户用纸笔计算而求出答案
4） 排序实质：
假设含有n个记录的序列为{R1，R2，...,Rn},其相应的关键字序列为 {K1，K2，...,Kn}。将这些记录重新排序为{Ri1,Ri2,...,Rin},使得相应的关键 字值满足条Ki1<=Ki2<=...<=Kin,这样的一种操作称为排序。
通常来说，排序的目的是快速查找。
衡量排序算法的优劣：
- 时间复杂度：分析关键字的比较次数和记录的移动次数
- 空间复杂度：分析排序算法中需要多少辅助内存
- 稳定性：若两个记录A和B的关键字值相等，但排序后A、B的先后次序保 持不变，则称这种排序算法是稳定的。
5）各种内部排序方法性能比较
- 1.从平均时间而言：快速排序最佳。但在最坏情况下时间性能不如堆排序和归
- 并排序。
- 2.从算法简单性看：由于直接选择排序、直接插入排序和冒泡排序的算法比较
- 简单，将其认为是简单算法。对于Shell排序、堆排序、快速排序和归并排序
- 算法，其算法比较复杂，认为是复杂排序。
- 3.从稳定性看：直接插入排序、冒泡排序和归并排序时稳定的；而直接选择排
- 序、快速排序、 Shell排序和堆排序是不稳定排序
- 4.从待排序的记录数n的大小看，n较小时，宜采用简单排序；而n较大时宜采
- 用改进排序。
6）排序算法的选择
(1)若n较小(如n≤50)，可采用直接插入或直接选择排序。
当记录规模较小时，直接插入排序较好；否则因为直接选择移动的记录数少于直接插入，应选直接选择排序为宜。
(2)若文件初始状态基本有序(指正序)，则应选用直接插入、冒泡或随机的快速排 序为宜；
(3)若n较大，则应采用时间复杂度为O(nlgn)的排序方法：快速排序、堆排序或 归并排序。
五、数组工具类的使用
java.util.Arrays类即为操作数组的工具类，包含了用来操作数组（比 如排序和搜索）的各种方法。
1. boolean equals(int[] a,int[] b) 判断两个数组是否相等。
2. String toString(int[] a) 输出数组信息。
3. void fill(int[] a,int val) 将指定值填充到数组之中。
4. void sort(int[] a) 对数组进行排序。
5. int binarySearch(int[] a,int key) 对排序后的数组进行二分法检索指定的值。
例如：数组排序
//java.util.Arrays类的sort()方法提供了数组元素排序功能：
import java.util.Arrays;
public class SortTest {
public static void main(String[] args) {
int [] numbers = {
5,900,1,5,77,30,64,700};
Arrays.sort(numbers);
for(int i = 0; i < numbers.length; i++){
System.out.println(numbers[i]);
}
}
}