java经典算法代码
1. 引言
算法是计算机科学的核心，它是指导计算机如何解决问题的步骤。在Java中，有许多经典的算法可以通过简洁的代码实现。本文将介绍一些常用的Java算法，包括基础数据结构、排序、搜索、图论、动态规划和分治算法。
2. 基础数据结构
Java中的基本数据结构包括数组、链表、栈、队列和集合等。这些数据结构为更复杂的算法提供了基础。
示例：数组和链表的插入操作
// 数组插入
public void insert(int index, int value) {
if (index <0|| index > array.length) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+ index +", Array length: "+ array.length);
}
for (int i = array.length -1; i >= index; i--) {
array[i +1] = array[i];
}
array[index] = value;
}
// 链表插入
public void insert(int index, int value) {
if (index <0|| index > size) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+ index +", List size: "+ size);
}
Node newNode =new Node(value);
if (index ==0) {
< = head;
head = newNode;
} else {
Node current = head;
for (int i =0; i < index -1; i++) {
current = ;
}
< = ;
< = newNode;
}
size++;
}
3. 排序算法
排序算法用于将一组数据按照特定的顺序排列。常见的排序算法包括冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序和归并排序等。
示例：快速排序
public void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
if (low < high) {
int pivotIndex =partition(arr, low, high);
quickSort(arr, low, pivotIndex -1);
quickSort(arr, pivotIndex +1, high);
}
}
4. 搜索算法
搜索算法用于在数据集中查特定的元素。常见的搜索算法包括线性搜索、二分搜索和哈希搜索等。
示例：二分搜索
public int binarySearch(int[] arr, int target) {
int left =0;
int right = arr.length -1;
while (left <= right) {
int mid = left + (right - left) /2;
if (arr[mid] == target) {
return mid;
} else if (arr[mid] < target) {
left = mid +1;
} else {
right = mid -1;
}
}
return-1; // target not found in array
}
5. 图论算法
图论算法用于解决与图形相关的问题。常见的图论算法包括最短路径算法（如Dijkstra算法和Bellman-Ford算法）、图遍历算法（如深度优先搜索和广度优先搜索）以及最小生成树算法（如Prim算法和Kruskal算法）等。
示例：Dijkstra算法
public int[] dijkstra(int[][] graph, int startNode) {
int[] distances =new int[graph.length];
Arrays.fill(distances, Integer.MAX_VALUE);
distances[startNode] =0;
PriorityQueue<Node> queue =new PriorityQueue<>(ComparatorparingInt(distances::get));
queue.offer(new Node(startNode, 0));
while (!queue.isEmpty()) {
Node currentNode = queue.poll();
int currentDistance = currentNode.distance;
int currentIndex = currentNode.index;
for (int i =0; i < graph[currentIndex].length; i++) {
java中index是什么意思int neighborIndex = currentIndex + graph[currentIndex][i];
int neighborDistance = currentDistance + graph[currentIndex][i];
if (neighborDistance < distances[neighborIndex]) {
distances[neighborIndex] = neighborDistance;
queue.offer(new Node(neighborIndex, neighborDistance));
}
}
}
return distances;
}
6. 动态规划
动态规划是一种通过将问题分解为更小的子问题并将其结果存储起来以避免重复计算的技术。常见的动态规划算法包括斐波那契数列、背包问题、最长公共子序列等。
示例：背包问题
public int knapsack(int[] weights, int[] values, int capacity) {
int n = weights.length;
int[][] dp =new int[n +1][capacity +1];
for (int i =1; i <= n; i++) {
for (int j =1; j <= capacity; j++) {
if (weights[i -1] <= j) {
dp[i][j] =Math.max(values[i -1] + dp[i -1][j - weights[i -1]], dp[i -1][j]);
} else {
dp[i][j] = dp[i -1][j];
}
}
}
return dp[n][capacity];
}
7. 分治算法
分治算法是将问题分解为两个或更多相同的子问题，解决这些子问题，然后将它们的解决方案组合起来以解决原始问题。常见的分治算法包括归并排序、快速排序和堆排序等。
示例：归并排序
public void mergeSort(int[] arr, int low, int high) {
if (low < high) {
int mid = (low + high) /2;
mergeSort(arr, low, mid);
mergeSort(arr, mid +1, high);
merge(arr, low, mid, high);
}
}
8. 总结
Java中经典的算法包括基础数据结构、排序、搜索、图论、动态规划和分治算法等。这些算法是计算机科学的核心，它们提供了解决各种问题的有效方法。理解和掌握这些算法是成为优秀Java开发人员的重要一环。

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