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算法设计(二)

1.归并排序

介绍

归并排序是建立在归并操作上的一种有效,稳定的排序算法,该算法是采用分治法的一个非常典型的应用。将已有序的子序列合并,得到完全有序的序列;即先使每个子序列有序,再使子序列段间有序。若将两个有序表合并成一个有序表,称为二路归并

算法实现

package com.practice.java;

import java.util.Scanner;
public class Example1 {
	//合并子序列
	 static void Merge(int c[],int left,int mid,int right){
		 int [] d = new int[right - left + 1];
		 int i,j,k=0,cunt;
		 i = left;
		 j = mid + 1;
		 while (i <= mid && j <= right) {
			 if (c[i] <= c[j]) {
				 d[k++] = c[i++];
			 } else {
				 d[k++] = c[j++];
			 }
		 }
		 //前子序列先结束
		 while(j <= right) {
			 d[k++] = c[j++];
		 }
		 //后子序列先结束
		 while(i <= mid) {
			 d[k++] = c[i++];
		 }
		 for(cunt = 0,i = left;i <= right;cunt++,i++) {
			 c[i] = d[cunt];
		 }
	 }
	//划分子序列
	static void MergeSort(int a[],int left,int right) {
		if(left<right) {
			int mid = (left + right) / 2;
			MergeSort(a,left,mid);
			MergeSort(a,mid + 1,right);
			for(int i = 0;i < right+1;i++) {
				System.out.print(a[i] +" ");
			}
			System.out.println();
			Merge(a,left,mid,right);
		}
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		int n,i;
		System.out.print("请输入数组的规模:");
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		n = scanner.nextInt();
		int [] num = new int[n];
		System.out.print("请输入要排序" + n + "的个元素: ");
		for(i = 0;i < n;i++) {
			num[i] = scanner.nextInt();
		}
		System.out.print("排序前" + n + "的个元素:");
		for(i = 0;i < n;i++) {
			
		}
		System.out.println();
		MergeSort(num,0,n-1);
		System.out.print("排序后" + n + "的个元素:");
		for(i = 0;i < n;i++) {
			System.out.print(num[i] +" ");
		}
		scanner.close();
	}

}

2.快速排序

介绍

快速排序采用的是分治思想,即在一个无序的序列中选取一个任意的基准元素pivot,利用pivot将待排序的序列分成两部分,前面部分元素均小于或等于基准元素,后面部分均大于或等于基准元素,然后采用递归的方法分别对前后两部分重复上述操作,直到将无序序列排列成有序序列。

算法实现

package com.practice.java;

import java.util.Scanner;

public class Example2 {
	public static int partion(int num[],int left,int right) {
		int i = left,j = right + 1;
		do {
			do i++;while(num[i] < num[left]);
			do j--;while(num[j] > num[left]);
			if(i < j) {
				int t = num[i];
				num[i] = num[j];
				num[j] = t;
			}
			
		}while(i < j);
		//i>j时,交换分界元素与主元
		int t = num[left];
		num[left] = num[j];
		num[j] = t;
		return j;
	}
	public static void quickSort(int num[],int x,int y) {
		if(x < y) {
			int m = partion(num,x,y);
			
			quickSort(num,x,m - 1);
			quickSort(num,m + 1,y);
		}
	}
	public static void main(String[] args) {
		int n,i;
		System.out.print("请输入数组的规模:");
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		n = scanner.nextInt();
		int [] num = new int[n];
		System.out.print("请输入要排序" + n + "的个元素: ");
		for(i = 0;i < n;i++) {
			num[i] = scanner.nextInt();
		}
		System.out.print("排序前" + n + "的个元素:");
		for(i = 0;i < n;i++) {
			System.out.print(num[i] +" ");
		}
		System.out.println();
		quickSort(num,0,n-1);
		System.out.print("排序后" + n + "的个元素:");
		for(i = 0;i < n;i++) {
			System.out.print(num[i] +" ");
		}
		scanner.close();
		
	}

}

3.折半查找

介绍

折半查找法是效率较高的一种查找方法。
假设有已经按照从小到大的顺序排列好的五个整数a0~a4,要查找的数是X,
其基本思想是: 设查找数据的范围下限为l=0,上限为h=4,求中点m=(l+h)/2,用X与中点元素am比较,若X等于am,即找到,停止查找;否则,若X大于am,替换下限l=m+1,到下半段继续查找;若X小于am,换上限h=m-1,到上半段继续查找;
1如此重复前面的过程直到找到或者l>h为止。如果l>h,说明没有此数,打印找不到信息,程序结束。
该方法是查找的范围不断缩小一半,所以查找效率较高

算法实现

package com.practice.java;

import java.util.Scanner;
public class Example3 {
	static int chack(int[] a,int low,int high,int key) {
		if(high - low == 0) {
			if(key == a[low]) {
				return low + 1;
			}else {
				return -1;
			}
		}else {
			int mid = (high + low) / 2;
			if(a[mid] == key) {
				return mid + 1;
			}
			else {
				if(key < a[mid]) {
					return chack(a,low,mid,key);
				}else {
					return chack(a,mid + 1,high,key);
				}
			}
		}
	}
	public static void main(String[] args) {
		int[] a = {-7,-2,0,15,27,54,80,88,102};
		//查找值
		int key;
		System.out.print("请输入查找的数字:");
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		key = scanner.nextInt();
		System.out.println("查找到返回key在数组中的位置 || 找不到返回-1");
		System.out.println(chack(a,0,8,key));	
		scanner.close();
	}
	

}

4.选择问题

介绍

选择问题是求一个n个数列表的第k个最小元素的问题。这个数字被称为第k个顺序统计量。当然,对于k=1或者k=n的情况,我们可以扫描整个列表,找出最小或者最大的元素。对于其他情况,我们可以对列表进行排序,然后返回第k个元素。

算法实现

package com.practice.java;

import java.util.Scanner;
public class Example4 {
	public static int partion(int num[],int left,int right) {
		int i = left,j = right + 1,t;
		do {
			do i++;while(num[i] < num[left]);
			do j--;while(num[j] > num[left]);
			if(i < j) {
				t = num[i];
				num[i] = num[j];
				num[j] = t;
			}
		}while(i < j);
		//i>j时,交换分界元素与主元
		t = num[left];
		num[left] = num[j];
		num[j] = t;
		return j;
	}
	
	static int select(int[] a,int left,int right,int key) {
		int j;
		j = partion(a,left,right);
		if(key == (j -left + 1)) {
			return a[j];
		}else {
			if(key > j -left + 1) {
				return select(a,j+1,right,key - (j -left + 1));
			}else {
				return select(a,left,j - 1,key);
			}
		}
		
	}
	public static void main(String[] args) {
		int[] a = {41,76,55,19,59,63,12,47,67};
	//查找第几小的数
	int key;
	System.out.print("请输入查找第几小的数字:");
	Scanner scanner = new Scanner(System.in);
	key = scanner.nextInt();
	System.out.println("查找到返回在数组中对应的数 || 超出查找范围返回-1");
	System.out.println(select(a,0,8,key));	
	scanner.close();
	}
}

5.最大字段求和

介绍

给出一些数,计算这些数能达到的最大值

算法实现

package com.practice.java;
public class Example5 {
	static int maxsum(int a[],int left,int right) {
		int maxsum,mid,leftsum,rightsum,midsum,i,j;
		if(left == right) {
			return left;
		}else {
			mid = (left + right) / 2;
			leftsum = maxsum(a,left,mid);
			rightsum = maxsum(a,mid + 1,right);
			int leftsum1 = 0;
			int lefts = 0;
			for(i = mid;i >= left;i--) {
				lefts = lefts + a[i];
				if(lefts > leftsum1) {
					leftsum1 = lefts;
				}
			}
			int rightsum1 = 0;
			int rights = 0;
			for(j = mid + 1;j <= right;j++) {
				rights = rights + a[j];
				if(rightsum1 < rights) {
					rightsum1 = rights;
				}
			}
			midsum = leftsum1 +rightsum1;
			maxsum = rightsum;
			maxsum = (rightsum > midsum)? rightsum:midsum;
			maxsum = (maxsum > leftsum)?maxsum:leftsum;
			return maxsum;
		}
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		int a[] = {-5,11,-4,13,-4,-2};
		System.out.println("最大字段和为:" + maxsum(a,0,5));

	}

}

6.棋盘覆盖问题

介绍

将含有特殊方格且具有一定规格的棋盘用各种 L 型方格覆盖

算法实现

package com.practice.java;

import java.util.Scanner;
public class Example6 {
	static int title = 1;//记录骨牌的型号
	static int [][] board = new int[20][20];//存储棋盘被覆盖的情况
	
	static void ChessBoard(int tr,int tc,int dr,int dc,double size) {
		int t = 0;
		int s;
		if(size == 1)
			return;
		t = title++;
		s = (int) (size / 2);
		//划分棋盘
		//覆盖左上角棋盘
		if(dr < (tr+s) && dc < (tc+s)) {//特殊方格在棋盘左上角
			ChessBoard(tr,tc,dr,dc,s);
		}else {
			board[tr + s - 1][tc + s -1] = t;
			ChessBoard(tr,tc,tr + s - 1,tc + s - 1,s);
		}
		//覆盖右上角棋盘
		if(dr<tr+s && dc >= tc+s) {
			ChessBoard(tr,tc+s,dr,dc,s);
		}else {
			board[tr + s - 1][tc + s] = t;
			ChessBoard(tr,tc + s,tr + s - 1,tc + s,s);
		}
		//覆盖左下角棋盘
		if(dr >= tr+s && dc < tc+s) {
			ChessBoard(tr+s,tc,dr,dc,s);
		}else {
			board[tr + s][tc + s - 1] = t;
			ChessBoard(tr+s,tc,tr+s,tr+s-1,s);
		}
		//覆盖右下角棋盘
		if(dr >= tr+s && dc >= tc+s) {
			ChessBoard(tr+s,tc+s,dr,dc,s);
		}else {
			board[tr + s][tc + s] = t;
			ChessBoard(tr+s,tc+s,tr+s,tr+s,s);
		}
		
	}
	public static void main(String[] args) {
		int k,x,y,i,j;
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		System.out.println("请输入棋盘的规模K(2**k):");
		k = scanner.nextInt();
		System.out.println("请输入特殊方格的下标x,y:");
		x = scanner.nextInt();
		y = scanner.nextInt();
		ChessBoard(0,0,x,y,Math.pow(2,k));
		for(i = 0;i < Math.pow(2,k);i++) {
			for(j = 0;j < Math.pow(2,k);j++) {
				System.out.print(board[i][j] + " ");
			}
			System.out.println();
		}
		scanner.close();
	}
}

http://www.kler.cn/a/301899.html

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