数组的高级操作

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一、二分查找

二分查找概述

查找指定元素在数组中的位置时,以前的方式是通过遍历,逐个获取每个元素,看是否是要查找的元素,这种方式当数组元素较多时,查找的效率很低

二分查找也叫折半查找,每次可以去掉一半的查找范围,从而提高查找的效率

需求

在数组{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}中,查找某个元素的位置

实现步骤

1. 定义两个变量，表示要查找的范围。默认min = 0 ，max = 最大索引
2. 循环查找，但是min <= max
3. 计算出mid的值
4. 判断mid位置的元素是否为要查找的元素，如果是直接返回对应索引
5. 如果要查找的值在mid的左半边，那么min值不变，max = mid -1.继续下次循环查找
6. 如果要查找的值在mid的右半边，那么max值不变，min = mid + 1.继续下次循环查找
7. 当min > max 时，表示要查找的元素在数组中不存在，返回-1.

代码实现

public static void main(String[] args) {
    
        int [] arr = {
    1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
        int number = 11;

        //1,我现在要干嘛? --- 二分查找
        //2.我干这件事情需要什么? --- 数组 元素
        //3,我干完了,要不要把结果返回调用者 --- 把索引返回给调用者
        int index = binarySearchForIndex(arr,number);
        System.out.println(index);
    }

    private static int binarySearchForIndex(int[] arr, int number) {
    
        //1,定义查找的范围
        int min = 0;
        int max = arr.length - 1;
        //2.循环查找 min <= max
        while(min <= max){
    
            //3.计算出中间位置 mid
            int mid = (min + max) >> 1;
            //mid指向的元素 > number
            if(arr[mid] > number){
    
                //表示要查找的元素在左边.
                max = mid -1;
            }else if(arr[mid] < number){
    
                //mid指向的元素 < number
                //表示要查找的元素在右边.
                min = mid + 1;
            }else{
    
                //mid指向的元素 == number
                return mid;
            }
        }
        //如果min大于了max就表示元素不存在,返回-1.
        return -1;
    }

注意事项

有一个前提条件，数组内的元素一定要按照大小顺序排列，如果没有大小顺序，是不能使用二分查找法的

二、 冒泡排序

冒泡排序概述

一种排序的方式，对要进行排序的数据中相邻的数据进行两两比较，将较大的数据放在后面，依次对所有的数据进行操作，直至所有数据按要求完成排序

如果有n个数据进行排序，总共需要比较n-1次

每一次比较完毕，下一次的比较就会少一个数据参与

代码实现

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

    private static void bubbleSort(int[] arr) {
    
        //外层循环控制的是次数 比数组的长度少一次.
        for (int i = 0; i < arr.length -1; i++) {
    
            //内存循环就是实际循环比较的
            //-1 是为了让数组不要越界
            //-i 每一轮结束之后,我们就会少比一个数字.
            for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
    
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
    
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                }
            }
        }

        printArr(arr);
    }

    private static void printArr(int[] arr) {
    
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
    
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }

三、 Arrays

Arrays的常用方法

方法名	说明
public static String toString(int[] a)	返回指定数组的内容的字符串表示形式
public static void sort(int[] a)	按照数字顺序排列指定的数组
public static int binarySearch(int[] a, int key)	利用二分查找返回指定元素的索引

示例代码

public static void main(String[] args) {
    
  // public static String toString(int[] a) 返回指定数组的内容的字符串表示形式
  // int [] arr = {3,2,4,6,7};
  // System.out.println(Arrays.toString(arr));

  // public static void sort(int[] a) 按照数字顺序排列指定的数组
  // int [] arr = {3,2,4,6,7};
  // Arrays.sort(arr);
  // System.out.println(Arrays.toString(arr));

  // public static int binarySearch(int[] a, int key) 利用二分查找返回指定元素的索引
          int [] arr = {
    1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
          int index = Arrays.binarySearch(arr, 0);
          System.out.println(index);
          //1,数组必须有序
          //2.如果要查找的元素存在,那么返回的是这个元素实际的索引
          //3.如果要查找的元素不存在,那么返回的是 (-插入点-1)
              //插入点:如果这个元素在数组中,他应该在哪个索引上.
      }

工具类设计思想

1. 构造方法用 private 修饰
2. 成员用 public static 修饰

总结

本篇文章内容主要介绍了二分查找、冒泡排序、Arrays 的格式和用法，以及之间的不同之处，并根据用法逻辑判断出相应的应用情景，更有效率地帮助我们进行开发。

好啦！本篇文章到这里就结束啦！大家好好练习便能运用自如，每一天都要加油呀！！！

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