c++随机打乱数组_第四天 Java 数组与排序

一、数组

数组(Array)，是多个相同类型数据按一定顺序排列的集合，并使用一个名字命名，并通过编号的方式对这些数据进行统一管理。

数组的常见概念

数组名
下标(或索引)
元素
数组的长度

数组本身是引用数据类型，而数组中的元素可以是任何数据类型，包括基本数据类型和引用数据类型。

创建数组对象会在内存中开辟一整块连续的空间，而数组名中引用的是这块连续空间的首地址。
数组的长度一旦确定，就不能修改。
我们可以直接通过下标(或索引)的方式调用指定位置的元素，速度很快。
数组的分类：

按照维度：一维数组、二维数组、三维数组、…

按照元素的数据类型分：基本数据类型元素的数组、引用数据类型元素的数组(即对象数组)

二、一维数组

一维数组的声明方式：

type var[] 或 type[] var；

例如：

int

Java语言中声明数组时不能指定其长度(数组中元素的数)，例如： int a[5]; //非法

一维数组的初始化：

1. 动态初始化

数组声明且为数组元素分配空间与赋值操作分开进行

int

2. 静态初始化

在定义数组的同时就为数组分配空间赋值。

int

一维数组内存解析

随机数的产生

随机数产生先导入随机数类： import java.util.Random;再创建随机类型的对象： Random obj = new Random();产生随机整数： obj.nextInt();产生执行范围的随机整数： obj.nextInt( 种子数 ) 产生 0 到种子数前的任意随机整数例如： obj.nextInt(5). 在0,1,2,3,4中产生一个随机数 Obj.nextInt(5)+1; 在1,2,3,4,5 中产生一个随机整数
随机数产生先导入随机数类： import java.util.Random;再创建随机类型的对象： Random obj = new Random();产生随机整数： obj.nextInt();产生执行范围的随机整数： obj.nextInt( 种子数 ) 产生 0 到种子数前的任意随机整数例如： obj.nextInt(5). 在0,1,2,3,4中产生一个随机数 Obj.nextInt(5)+1; 在1,2,3,4,5 中产生一个随机整数
随机数产生先导入随机数类： import java.util.Random;再创建随机类型的对象： Random obj = new Random();产生随机整数： obj.nextInt();产生执行范围的随机整数： obj.nextInt( 种子数 ) 产生 0 到种子数前的任意随机整数例如： obj.nextInt(5). 在0,1,2,3,4中产生一个随机数 Obj.nextInt(5)+1; 在1,2,3,4,5 中产生一个随机整数
随机数产生先导入随机数类： import java.util.Random;再创建随机类型的对象： Random obj = new Random();产生随机整数： obj.nextInt();产生执行范围的随机整数： obj.nextInt( 种子数 ) 产生 0 到种子数前的任意随机整数例如： obj.nextInt(5). 在0,1,2,3,4中产生一个随机数 Obj.nextInt(5)+1; 在1,2,3,4,5 中产生一个随机整数
随机数产生先导入随机数类： import java.util.Random;再创建随机类型的对象： Random obj = new Random();产生随机整数： obj.nextInt();产生执行范围的随机整数： obj.nextInt( 种子数 ) 产生 0 到种子数前的任意随机整数例如： obj.nextInt(5). 在0,1,2,3,4中产生一个随机数 Obj.nextInt(5)+1; 在1,2,3,4,5 中产生一个随机整数
随机数产生先导入随机数类： import java.util.Random;再创建随机类型的对象： Random obj = new Random();产生随机整数： obj.nextInt();产生执行范围的随机整数： obj.nextInt( 种子数 ) 产生 0 到种子数前的任意随机整数例如： obj.nextInt(5). 在0,1,2,3,4中产生一个随机数 Obj.nextInt(5)+1; 在1,2,3,4,5 中产生一个随机整数
随机数产生先导入随机数类： import java.util.Random;再创建随机类型的对象： Random obj = new Random();产生随机整数： obj.nextInt();产生执行范围的随机整数： obj.nextInt( 种子数 ) 产生 0 到种子数前的任意随机整数例如： obj.nextInt(5). 在0,1,2,3,4中产生一个随机数 Obj.nextInt(5)+1; 在1,2,3,4,5 中产生一个随机整数
随机数产生先导入随机数类： import java.util.Random;再创建随机类型的对象： Random obj = new Random();产生随机整数： obj.nextInt();产生执行范围的随机整数： obj.nextInt( 种子数 ) 产生 0 到种子数前的任意随机整数例如： obj.nextInt(5). 在0,1,2,3,4中产生一个随机数 Obj.nextInt(5)+1; 在1,2,3,4,5 中产生一个随机整数

三、多维数组的使用

Java 语言里提供了支持多维数组的语法。

如果说可以把一维数组当成几何中的线性图形，那么二维数组就相当于是一个表格，像右图Excel 中的表格一样。
对于二维数组的理解，我们可以看成是一维数组 array1又作为另一个一维数组array2的元素而存在。其实，从数组底层的运行机制来看，其实没有多维数组。

二维数组[][]：数组中的数组

格式1（动态初始化）：int[][] arr = new int[3][2];

定义了名称为arr的二维数组
二维数组中有3个一维数组
每一个一维数组中有2个元素
一维数组的名称分别为arr[0], arr[1], arr[2]
给第一个一维数组1脚标位赋值为78写法是：arr[0][1] = 78;

格式2（动态初始化）：int[][] arr = new int[3][];

二维数组中有3个一维数组。
每个一维数组都是默认初始化值null (注意：区别于格式1）
可以对这个三个一维数组分别进行初始化
arr[0] = new int[3]; arr[1] = new int[1]; arr[2] = new int[2];
注：
int[][]arr = new int[][3]; //非法

注意特殊写法情况：int[] x,y[]; x是一维数组，y是二维数组。

二维数组内存解析

四、数组中常见算法

1. 二分查找法

//二分法查找：要求此数组必须是有序的。

2. 排序算法

1）排序算法分类：内部排序和外部排序。

内部排序：整个排序过程不需要借助于外部存储器（如磁盘等），所有排序操作都在内存中完成。
外部排序：参与排序的数据非常多，数据量非常大，计算机无法把整个排序过程放在内存中完成，必须借助于外部存储器（如磁盘）。外部排序最常见的是多路归并排序。可以认为外部排序是由多次内部排序组成。

2) 十大内部排序算法

选择排序
直接选择排序、堆排序
交换排序
冒泡排序、快速排序
插入排序
直接插入排序、折半插入排序、Shell排序
归并排序
桶式排序
基数排序

3) 算法5大特征

输入（Input） 有0个或多个输入数据，这些输入必须有清楚的描述和定义

输出（Output） 至少有1个或多个输出结果，不可以没有输出结果

有穷性（有限性，Finiteness） 算法在有限的步骤之后会自动结束而不会无限循环，并且每一个步骤可以在可接受的时间内完成

确定性（明确性，Definiteness） 算法中的每一步都有确定的含义，不会出现二义性

可行性（有效性，Effectiveness） 算法的每一步都是清楚且可行的，能让用户用纸笔计算而求出答案

4） 排序实质：

假设含有n个记录的序列为{R1，R2，...,Rn},其相应的关键字序列为 {K1，K2，...,Kn}。将这些记录重新排序为{Ri1,Ri2,...,Rin},使得相应的关键字值满足条Ki1<=Ki2<=...<=Kin,这样的一种操作称为排序。

通常来说，排序的目的是快速查找。

衡量排序算法的优劣：

时间复杂度：分析关键字的比较次数和记录的移动次数
空间复杂度：分析排序算法中需要多少辅助内存
稳定性：若两个记录A和B的关键字值相等，但排序后A、B的先后次序保持不变，则称这种排序算法是稳定的。

5）各种内部排序方法性能比较

1.从平均时间而言：快速排序最佳。但在最坏情况下时间性能不如堆排序和归
并排序。
2.从算法简单性看：由于直接选择排序、直接插入排序和冒泡排序的算法比较
简单，将其认为是简单算法。对于Shell排序、堆排序、快速排序和归并排序
算法，其算法比较复杂，认为是复杂排序。
3.从稳定性看：直接插入排序、冒泡排序和归并排序时稳定的；而直接选择排
序、快速排序、 Shell排序和堆排序是不稳定排序
4.从待排序的记录数n的大小看，n较小时，宜采用简单排序；而n较大时宜采
用改进排序。

6）排序算法的选择

(1)若n较小(如n≤50)，可采用直接插入或直接选择排序。

当记录规模较小时，直接插入排序较好；否则因为直接选择移动的记录数少于直接插入，应选直接选择排序为宜。

(2)若文件初始状态基本有序(指正序)，则应选用直接插入、冒泡或随机的快速排序为宜；

(3)若n较大，则应采用时间复杂度为O(nlgn)的排序方法：快速排序、堆排序或 归并排序。

五、数组工具类的使用

java.util.Arrays类即为操作数组的工具类，包含了用来操作数组（比如排序和搜索）的各种方法。

1. boolean equals(int[] a,int[] b) 判断两个数组是否相等。

2. String toString(int[] a) 输出数组信息。

3. void fill(int[] a,int val) 将指定值填充到数组之中。

4. void sort(int[] a) 对数组进行排序。

5. int binarySearch(int[] a,int key) 对排序后的数组进行二分法检索指定的值。

例如：数组排序

//java.util.Arrays类的sort()方法提供了数组元素排序功能：