Java Algorithms(算法)

在本教程中，我们将借助示例学习Java集合框架提供的不同算法。

Java集合框架提供了各种算法，可用于处理存储在数据结构中的元素。

Java中的算法是静态方法，可用于对集合执行各种操作。

由于算法可用于各种集合，因此也称为通用算法。

让我们看看集合框架中可用的不同方法的实现。

1.使用sort()排序

sort()集合框架提供的方法用于对元素进行排序。例如，

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

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

        //创建数组列表
        ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();

        //添加元素
        numbers.add(4);
        numbers.add(2);
        numbers.add(3);
        System.out.println("未排序的ArrayList: " + numbers);

        // 使用sort()方法
        Collections.sort(numbers);
        System.out.println("已排序的ArrayList: " + numbers);

    }
}

输出结果

未排序的ArrayList: [4, 2, 3]
已排序的ArrayList: [2, 3, 4]

在此，排序以自然顺序（升序）进行。 但是，我们可以使用Comparator接口自定义sort()方法的排序顺序。

要了解更多信息，请访问Java Sorting。

2.使用shuffle进行洗牌

Java Collections框架的shuffle()方法用于打乱数据结构中出现的任何顺序。它的作用与排序正好相反。例如

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

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

        //创建数组列表
        ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();

        //添加元素
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        numbers.add(3);
        System.out.println("Sorted ArrayList: " + numbers);

        //使用shuffle()方法
        Collections.shuffle(numbers);
        System.out.println("使用shuffle的ArrayList： " + numbers);

    }
}

输出结果

Sorted ArrayList: [1, 2, 3]
使用shuffle的ArrayList： [2, 1, 3]

当我们运行程序时，shuffle()方法将返回随机输出。

洗牌算法主要用于需要随机输出的游戏中。

3.常规数据处理

在Java中，集合框架提供了可用于处理数据的不同方法。

• reverse() - 反转元素的顺序

• fill() - 用指定的值替换集合中的每个元素

• copy() - 创建从指定源到目标的元素副本

• swap() - 交换集合中两个元素的位置

• addAll() - 将集合的所有元素添加到其他集合

例如，

import java.util.Collections;
import java.util.ArrayList;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个ArrayList
        ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        System.out.println("ArrayList1: " + numbers);

        // 使用 reverse()
        Collections.reverse(numbers);
        System.out.println("反转 ArrayList1: " + numbers);

        // 使用 swap()
        Collections.swap(numbers, 0, 1);
        System.out.println("ArrayList1 使用 swap(): " + numbers);

        ArrayList<Integer> newNumbers = new ArrayList<>();

        // 使用 addAll
        newNumbers.addAll(numbers);
        System.out.println("ArrayList2 使用 addAll(): " + newNumbers);

        // 使用 fill()
        Collections.fill(numbers, 0);
        System.out.println("ArrayList1 使用 fill(): " + numbers);

        // 使用 copy()
        Collections.copy(newNumbers, numbers);
        System.out.println("ArrayList2 使用 copy(): " + newNumbers);
    }
}

输出结果

ArrayList1: [1, 2]
反转 ArrayList1: [2, 1]
ArrayList1 使用 swap(): [1, 2]
ArrayList2 使用 addALl(): [1, 2]
ArrayList1 使用 fill(): [0, 0]
ArrayList2 使用 copy(): [0, 0]

注意：执行copy()方法时，两个列表的大小应相同。

4.使用binarySearch()搜索

Java集合框架的binarySearch()方法搜索指定的元素。它返回元素在指定集合中的位置。例如，

import java.util.Collections;
import java.util.ArrayList;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个ArrayList
        ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        numbers.add(3);

        // 使用 binarySearch()
        int pos = Collections.binarySearch(numbers, 3);
        System.out.println("3的位置是 " + pos);
    }
}

输出结果

3的位置是 2

注意：在执行binarySearch()方法之前，应对集合进行排序。

要了解更多信息，请访问Java Binary Search。

5.组合

• frequency() - 返回元素在集合中存在的次数计数

• disjoint() - 检查两个集合是否包含一些公共元素

例如，

import java.util.Collections;
import java.util.ArrayList;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个ArrayList
        ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        numbers.add(3);
        numbers.add(2);
        System.out.println("ArrayList1: " + numbers);

        int count = Collections.frequency(numbers, 2);
        System.out.println("Count of 2: " + count);

        ArrayList<Integer> newNumbers = new ArrayList<>();
        newNumbers.add(5);
        newNumbers.add(6);
        System.out.println("ArrayList2: " + newNumbers);

        boolean value = Collections.disjoint(numbers, newNumbers);
        System.out.println("两个列表是不相交的? " + value);
    }
}

输出结果

ArrayList1: [1, 2, 3, 2]
Count of 2: 2
ArrayList2: [5, 6]
两个列表是不相交? true

6.寻找最大和最小元素

Java集合框架的min()和max()方法分别用于查找最小和最大元素。例如，

import java.util.Collections;
import java.util.ArrayList;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个ArrayList
        ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        numbers.add(3);

        // 使用 min()
        int min = Collections.min(numbers);
        System.out.println("最小元素: " + min);

        // 使用 max()
        int max = Collections.max(numbers);
        System.out.println("最大元素: " + max);
    }
}

输出结果

最小元素: 1
最大元素: 3