62-Java-面试专题(1)__基础-- 笔记
笔记内容来源与黑马程序员教学视频
文章目录
- 62-Java-面试专题(1)__基础-- 笔记
- Java-面试专题(1)
- 笔记中涉及资源:
- 一、二分查找
- ①:代码实现
- 1. 流程
- 2. 代码实现
- 3. 测试
- ②:解决整数溢出(方法一)
- ③:解决整数溢出(方法二)
- ③:选择题目
- ④:注意事项
- 二、冒泡排序
- ①:初步实现
- ②:减少冒泡次数
- ③:进一步优化
- ④:总结
- 三、选择排序
- ①:代码实现
- ②:总结
- 四、插入排序
- ①:代码实现
- ②:总结
- ③:插入和选择推到某一论排序结果
- 五、快速排序
- ①:文字描述
- ②:单边循环
- ③:双边循环
- 1. 代码实现
- 2. 注意事项
- ④:特点
- 六、ArrayList扩容规则
- 七、Iterator_FailFast_FailSafe
- 八、LinkedList
- 九、HashMap
Java-面试专题(1)
笔记中涉及资源:
一、二分查找
①:代码实现
1. 流程
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前提:有已排序数组A(假设已经做好)
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定义左边界L、右边界R,确定搜索范围,循环执行二分查找(3、4两步)
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获取中间索引M=Floor(L+R)/2)
-
中间索引的值A[M]与待搜索的值T进行比较
- ① A[M]==T表示找到,返回中间索引
- ② A[M>T,中间值右侧的其它元素都大于T,无需比较,中间索引左边去找,M-1设置为右边界,重新查找
- ③ A[M]<T,中间值左侧的其它元素都小于T,无需比较,中间索引右边去找,M+1设置为左边界,重新查找
-
当L>R时,表示没有找到,应结束循环
2. 代码实现
/*** 数据准备初始化一个排好序的数组*/public static int[] initArray(){Random random = new Random();// 创建一个数组,长度在10-20之间int len = random.nextInt(10) + 10;int[] array = new int[len];// 遍历添加数据for (int i = 0; i < array.length; i++) {array[i] = random.nextInt(100);}// 排序Arrays.sort(array);return array;}/*** 二分查找代码实现*/public static void testBinarySearch() {int[] array = initArray();System.out.println(Arrays.toString(array));System.out.println("请输入您要查找的数据:");int number = scanner.nextInt();// 初始化 开头 结尾 中间的下标int start = 0, end = array.length -1, middle;while (start <= end) {middle = (start + end) >>1;if (array[middle] == number){System.out.println("您要查找的数字下标为:" + middle);return;}else if (array[middle] > number){end = middle - 1;}else {start = middle +1;}}System.err.println("您要查找的数字不存在!");}public static void main(String[] args) {testBinarySearch();}
3. 测试
②:解决整数溢出(方法一)
③:解决整数溢出(方法二)
③:选择题目
- 1.有一个有序表为1,5,8,11,19,22,31,35,40,45,48,49,50当二分查找值为48的结点时,查找成功需要比较的次数
4次
-
奇数二分取中间
-
偶数二分取中间靠左
-
2.使用二分法在序列1,4,6,7,15,33,39,50,64,78,75,81,89,96中查找元素81时,需要经过()次比较
4次
- 3.在已经的128个数组中二分查找一个数,需要比较的次数最多不超过多少次
7次
- 2n=128或128/2/2…直到1
- 问题转化log^2 128,如果手边有计算器,用log10 128/log10 2
- 是整数,则该整数即为最终结果
- 是小数,则舍去小数部分,整数加一为最终结果
④:注意事项
- 1.目前介绍的二分查找是以jdk中Arrays.binarySearch的实现作为讲解示范,后续选择题的解答思路也是以此为准
- 2.但实际上,二分查找有诸多变体,一旦使用变体的实现代码,则左右边界的选取会有变化,进而会影响之前选择题的答案选择
二、冒泡排序
①:初步实现
/*** 数据准备初始化一个数组*/public static int[] initArray(){Random random = new Random();// 创建一个数组,长度在10-20之间int len = random.nextInt(10) + 5;int[] array = new int[len];// 遍历添加数据for (int i = 0; i < array.length; i++) {array[i] = random.nextInt(100);}return array;}public static void main(String[] args) {// 调用方法获取一个无序的数组int[] array = initArray();System.out.println("排序前 :" + Arrays.toString(array));for (int i = 0; i < array.length -1; i++) {for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++) {if (array[j] > array[j + 1]){array[j + 1] = array[j + 1] + array[j];array[j] = array[j + 1] - array[j];array[j + 1] = array[j + 1] - array[j];}}}System.out.println("排序后 :" + Arrays.toString(array));}
②:减少冒泡次数
/*** 数据准备初始化一个数组*/public static int[] initArray(){Random random = new Random();// 创建一个数组,长度在10-20之间int len = random.nextInt(10) + 5;int[] array = new int[len];// 遍历添加数据for (int i = 0; i < array.length; i++) {array[i] = random.nextInt(100);}return array;}public static void main(String[] args) {// 调用方法获取一个无序的数组int[] array = initArray();System.out.println("排序前 :" + Arrays.toString(array));for (int i = 0; i < array.length -1; i++) {// 是否发生交换boolean swapped = false;for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++) {System.out.println("比较次数:" + j);if (array[j] > array[j + 1]){array[j + 1] = array[j + 1] + array[j];array[j] = array[j + 1] - array[j];array[j + 1] = array[j + 1] - array[j];swapped = true;}}if (!swapped) {break;}System.out.println("第" + (i+1) + "排序 :" + Arrays.toString(array));}}
③:进一步优化
/*** 数据准备初始化一个数组*/public static int[] initArray(){Random random = new Random();// 创建一个数组,长度在10-20之间int len = random.nextInt(10) + 5;int[] array = new int[len];// 遍历添加数据for (int i = 0; i < array.length; i++) {array[i] = random.nextInt(100);}return array;}public static void main(String[] args) {// 调用方法获取一个无序的数组int[] array = initArray();int n = array.length - 1;System.out.println("排序前 :" + Arrays.toString(array));for (int i = 0; i < n; i++) {int last = 0;for (int j = 0; j < n; j++) {System.out.println("比较次数:" + j);if (array[j] > array[j + 1]){array[j + 1] = array[j + 1] + array[j];array[j] = array[j + 1] - array[j];array[j + 1] = array[j + 1] - array[j];last = j;}}n = last;System.out.println("第" + (i+1) + "排序 :" + Arrays.toString(array));}}
④:总结
-
文字描述
(以升序为例)- 1.依次比较数组中相邻两个元素大小,若[a]>a[+1],则交换两个元素,两两都比较一遍称为一轮冒泡,结果是让最大的元素排至最后
- 2.重复以上步骤,直到整个数组有序
-
优化方式:
- 每轮冒泡时,最后一次交换索引可以作为下一轮冒泡的比较次数,如果这个值为零,表示整个数组有序,直接退出外层循环即可
三、选择排序
①:代码实现
/*** 数据准备初始化一个数组*/public static int[] initArray(){Random random = new Random();// 创建一个数组,长度在10-20之间int len = random.nextInt(10) + 5;int[] array = new int[len];// 遍历添加数据for (int i = 0; i < array.length; i++) {array[i] = random.nextInt(100);}return array;}public static void main(String[] args) {int[] array = initArray();System.out.println("排序前 :" + Arrays.toString(array));for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {// 每轮最小值对应的下标int minIndex = i;for (int j = i + 1; j < array.length; j++) {if (array[minIndex] > array[j]){minIndex = j;}}if (minIndex != i) {array[i] = array[minIndex] + array[i];array[minIndex] = array[i] - array[minIndex];array[i] = array[i] - array[minIndex];}System.out.println("第" + (i+1) + "次排序 :" + Arrays.toString(array));}}
②:总结
文字描述(以升序为例)
- 1.将数组分为两个子集,排序的和未排序的,每一轮从未排序的子集中选出最小的元素,放入排序子集
- 2.重复以上步骤,直到整个数组有序
优化方式
- 1.为减少交换次数,每一轮可以先找最小的索引,在每轮最后再交换元素
与冒泡排序比较
- 1.二者平均时间复杂度都是0(n2)
- 2.选择排序一般要快于冒泡,因为其交换次数少
- 3.但如果集合有序度高,冒泡优于选择
- 4.冒泡属于稳定排序算法,而选择属于不稳定排序
四、插入排序
①:代码实现
/*** 数据准备初始化一个数组*/public static int[] initArray(){Random random = new Random();// 创建一个数组,长度在10-20之间int len = random.nextInt(10) + 5;int[] array = new int[len];// 遍历添加数据for (int i = 0; i < array.length; i++) {array[i] = random.nextInt(100);}return array;}public static void main(String[] args) {int[] array = initArray();System.out.println("排序前 :" + Arrays.toString(array));for (int i = 1; i < array.length; i++) {// 假设最小值int minNum = array[i];int j = i-1;while (j >= 0) {if (minNum < array[j]) {array[j + 1] = array[j];}else {break;}j--;}array[j + 1] = minNum;System.out.println("第" + (i) + "次排序 :" + Arrays.toString(array));}}
②:总结
文字描述(以升序为例)
- 1.将数组分为两个区域,排序区域和未排序区域,每一轮从未排序区域中取出第一个元素,插入到排序区域(需保证顺序)
- 2.重复以上步骤,直到整个数组有序
优化方式 - 1.待插入元素进行比较时,遇到比自己小的元素,就代表找到了插入位置,无需进行后续比较
- 2.插入时可以直接移动元素,而不是交换元素
与选择排序比较 - 1.二者平均时间复杂度都是0(n2)
- 2.大部分情况下,插入都略优于选择
- 3.有序集合插入的时间复杂度为O(m)公
- 4.插入属于稳定排序算法,而选择属于不稳定排序
③:插入和选择推到某一论排序结果
1. 使用直接插入排序算法对序列18,23,19,9,23,15进行排序,第三趟排序后的结果为()
- A.9,18,15,23,19,23
- B.18,23,19,9,23,15
- C.18,19,23,9,23,15
- D.9,18,19,23,23,15
2. 使用直接选择排序算法对序列18,23,19,9,23,15进行排序,第3趟排序后的结果为()
- A.9,23,19,18,23,15
- B.9,15,18,19,23,23
- C.18,19,23,9,23,15
- D.18,19,23,9,15,23
五、快速排序
①:文字描述
-
每一轮排序选择一个基准点(pivot)进行分区
- 1.让小于基准点的元素的进入一个分区,大于基准点的元素的进入另一个分区
- 2.当分区完成时,基准点元素的位置就是其最终位置
-
在子分区内重复以上过程,直至子分区元素个数少于等于1,这体现的是分而治之的思想(divide-and-conquer)
②:单边循环
单边循环快排(lomuto洛穆托分区方案)
- 选择最右元素作为基准点元素
- j指针负责找到比基准点小的元素,一旦找到则与ⅰ进行交换
- ⅰ指针维护小于基准点元素的边界,也是每次交换的目标索引
- 最后基准点与ⅰ交换,ⅰ即为分区位置
/*** 数据准备初始化一个数组*/public static int[] initArray(){Random random = new Random();// 创建一个数组,长度在10-20之间int len = random.nextInt(10) + 5;int[] array = new int[len];// 遍历添加数据for (int i = 0; i < array.length; i++) {array[i] = random.nextInt(100);}return array;}/*** 选择一个基准点(pivot)进行分区* @param array 排序数组* @param l 左边界* @param pivot 基准点* @return 返回值 = 分区后中间索引值*/public static int partition(int[] array, int l, int pivot){// 右侧基准点(值)int pivotNum = array[pivot];int i = l;for (int j = l; j < pivot; j++) {if (array[j] < pivotNum) {if (i != j){swap(array, i, j);}i ++;}}if (i != pivot){swap(array, i, pivot);}return i;}/*** 交换位置* @param array 数组* @param i 位置1* @param j 位置2*/private static void swap(int[] array, int i, int j) {int temp = array[j];array[j] = array[i];array[i] = temp;}/*** 递归排序* @param array 排序数组* @param l 左边界* @param pivot 基准点*/public static void quick(int[] array, int l, int pivot){if (l >= pivot){return;}int index = partition(array, l, pivot);quick(array,l, index -1);quick(array,index +1,pivot);}public static void main(String[] args) {int[] array = initArray();System.out.println("排序前 :" + Arrays.toString(array));quick(array, 0, array.length - 1);System.out.println("排序后 :" + Arrays.toString(array));}
③:双边循环
双边循环快排(并不完全等价于hoare霍尔分区方案)
- 选择最左元素作为基准点元素
- j指针负责从右向左找比基准点小的元素,ⅰ指针负责从左向右
找比基准点大的元素,一旦找到二者交换,直至ⅰ,j相交 - 最后基准点与ⅰ(此时ⅰ与j相等)交换,ⅰ即为分区位置
1. 代码实现
/*** 数据准备初始化一个数组*/public static int[] initArray(){Random random = new Random();// 创建一个数组,长度在10-20之间int len = random.nextInt(10) + 5;int[] array = new int[len];// 遍历添加数据for (int i = 0; i < array.length; i++) {array[i] = random.nextInt(100);}return array;}/*** 选择一个基准点(pivot)进行分区* @param array 排序数组* @param l 左边界* @param r 右边界* @return 返回值 = 分区后中间索引值*/public static int partition(int[] array, int l, int r){// 左侧基准点(值)int pivotNum = array[l];int i = l;int j = r;while (i < j) {// j从右边找比基准点小的值while (i < j && array[j] > pivotNum){j--;}// i 从左边找比基准点大的值while (i < j && array[i] <= pivotNum){i++;}swap(array, i, j);}swap(array, i, l);return i;}/*** 交换位置* @param array 数组* @param i 位置1* @param j 位置2*/private static void swap(int[] array, int i, int j) {int temp = array[j];array[j] = array[i];array[i] = temp;}/*** 递归排序* @param array 排序数组* @param l 左边界* @param pivot 基准点*/public static void quick(int[] array, int l, int pivot){if (l >= pivot){return;}int index = partition(array, l, pivot);quick(array,l, index -1);quick(array,index +1,pivot);}public static void main(String[] args) {int[] array = initArray();System.out.println("排序前 :" + Arrays.toString(array));quick(array, 0, array.length - 1);System.out.println("排序后 :" + Arrays.toString(array));}
2. 注意事项
-
1.基准点在左边,并且要先 j 后 i (先从右边找在从左边找)
-
2.while ( i < j && array[ j ] > pivotNum)
// j从右边找比基准点小的值
while (i < j && array[j] > pivotNum){j--;
}
- 3.while (i < j && array[i] <= pivotNum)
// i 从左边找比基准点大的值
while (i < j && array[i] <= pivotNum){i++;
}
④:特点
附绿
- 洛穆托vs霍尔 https:/qastack.cn/cs/11458/quicksort-partitioning-hoare-Vs-lomuto
六、ArrayList扩容规则
可以看看这位博主的:https://www.cnblogs.com/ruoli-0/p/13714389.html
- ArrayList()会使用长度为零的数组
- 直接调用无参方法初始容量为0(空数组)
- ArrayList(int initialCapacity)会使用指定容量的数组
- 调用有参方法数组容量为传入的容量值
- public ArrayList(Collection<?extends E>c)会使用c的大小作为数组容量
- 传入的是一个集合使用的是集合的大小
- add(0 bject o)首次扩容为10,再次扩容为上次容量的1.5倍
- addAll(Collection c)没有元素时,扩容为Math.max(10,实际元素个数),有元素时为Math.max(原容量1.5倍,实际元素个数)
- 如过集合中没有元素 扩容会在(10和实际元素个数)中选择一个大的,有元素时扩容会在(原容量1.5倍和实际元素个数)选择一个大的
ArrayList的特点:
-
1.ArrayList的底层数据结构是数组,所以查找遍历快,增删慢。
-
2.ArrayList可随着元素的增长而自动扩容,正常扩容的话,每次扩容到原来的1.5倍。
-
3.ArrayList的线程是不安全的。
ArrayList的扩容:
扩容可分为两种情况:
第一种情况,当ArrayList的容量为0时,此时添加元素的话,需要扩容,三种构造方法创建的ArrayList在扩容时略有不同:
-
1.无参构造,创建ArrayList后容量为0,添加第一个元素后,容量变为10,此后若需要扩容,则正常扩容。
-
2.传容量构造,当参数为0时,创建ArrayList后容量为0,添加第一个元素后,容量为1,此时ArrayList是满的,下次添加元素时需正常扩容。
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3.传列表构造,当列表为空时,创建ArrayList后容量为0,添加第一个元素后,容量为1,此时ArrayList是满的,下次添加元素时需正常扩容。
第二种情况,当ArrayList的容量大于0,并且ArrayList是满的时,此时添加元素的话,进行正常扩容,每次扩容到原来的1.5倍。
七、Iterator_FailFast_FailSafe
- ArrayList是fail-fast的典型代表,遍历的同时不能修改,尽快失败
- CopyOnWriteArrayList是fail-safe的典型代表,遍历的同时可以修改,原理是读写分离
并发篇-32-ConcurrentHashMap