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java基础算法和结构（详解java常用算法）

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一、分支语句

流程控制语句对任何一门编程语言都是非常重要的，Java中基于流程控制程序执行的不同步骤和代码块。

1、IF条件

IF条件语句会根据不同的判断条件执行不同的语句，if后括号内的条件是否成立关键步骤，IF条件的判断结果必然要是true或false。IF…Else语句则是满足IF条件，就执行相应代码块，否则就执行Elase代码块。

public class Process01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 演示：Node01
        if (compare01(40,30)){
            System.out.println("40>30:true");
        } else {
            System.out.println("40>30:false");
        }
        // 演示：Node02
        if (compare01(10,20) && compare01(20,30)){
            System.out.println("条件成立");
        } else {
            System.out.println("条件不成立");
        }
        // 演示：Node03
        if (compare01(20,10) || compare01(20,30)){
            System.out.println("条件成立");
        } else {
            System.out.println("条件不成立");
        }
        // 演示：Node04
        if(compare02(1,1))
            if(compare02(2,2))
                System.out.println("Running...");
        // 演示：Node05
        if(compare01(1,2))
            if(compare01(5,3)){
                System.out.println("5>3");
            }
    }

    private static boolean compare01 (int num1,int num2){
        System.out.println("判断：num1="+num1+";num2="+num2);
        return num1 > num2 ;
    }
    private static boolean compare02 (int num1,int num2){
        System.out.println("判断：num1="+num1+";num2="+num2);
        return num1 == num2 ;
    }
}

节点案例，测试结果描述：

  • Node01：如果if条件不成立，则执行else流程或者结束；
  • Node02：逻辑且判断，任何条件不成立，则直接结束；
  • Node03：逻辑或判断，任何条件成立，则直接进入分支；
  • Node04：IF的格式，可以去掉{}，后续语句会作为分支；
  • Node05：IF语句面试题，不会输出任何内容，第二个语句作为分支；

注意：在流程控制语句中必须使用大括号，即使只有一行代码，避免采用单行的编码方式，这是基础规范。在上面的测试节点4和5，代码看着就感觉扎心。

2、IF-Else-IF条件

Else…IF分支语句用于多种情况进行的判断处理，直到分支判断条件成功，执行分支模块代码，如果没有else条件，可以所有分支都不满足，直接结束。

public class Process02 {
    public static void main(String[] args) {
        elseIf(11) ;
        elseIf(9) ;
        elseIf(5);
    }

    private static void elseIf (Integer num){
        if (num > 10){
            System.out.println("num > 10");
        } else if (num > 7){
            System.out.println("num > 7");
        } else if (num > 4){
            System.out.println("num > 4");
        } else {
            System.out.println("num < 4");
        }
    }
}

注意：根据条件逐个判断，直到找到第一个满足的条件，不会再继续往下面的判断执行，分支语句执行完毕就会退出当前的else…if流程。超过3层的的逻辑判断代码可以使用卫语句、策略模式、状态模式等来实现。

3、Switch条件

流程描述：switch语句先获取表达式的值，判断表达式的值与case语句后的常量值是否相同，匹配成功则执行该case后的代码块，直到遇到break语句后终止，如果缺失break打断，则继续匹配下一case常量，直到遇到break为止。如果条件全不匹配，则执行default后面的语句。default语句可选，如果不存在default语句，同一个switch语句，case的常量值必须互不相同。

public class Process03 {

    public static void main(String[] args) {
        Scanner scan = new Scanner(System.in);
        System.out.print("What day is it today：");
        String value = scan.next();
        weekInfo(value);
    }

    private static void weekInfo (String value){
        switch (value) {
            case "Monday":
                System.out.println("Monday");
                break;
            case "Tuesday":
                System.out.println("Tuesday");
                break;
            case "Wednesday":
                System.out.println("Wednesday");
                break;
            case "Thursday":
                System.out.println("Thursday");
                break;
            case "Friday":
                System.out.println("Friday");
                break;
            case "Saturday":
                System.out.println("Saturday");
                break;
            case "Sunday":
                System.out.println("Sunday");
                break;
            default:
                System.out.println("Matching failure");
                break;
        }
    }
}

注意：从JDK1.7之后，switch支持对String字符串的匹配。

二、循环语句

循环语句就是在满足特定条件的情况下，反复执行同个操作。循环语句包括：for循环、while循环、do···while循环。

1、For循环

Java开发中最有用的循环方式，也是诸多算法中的基础控制语句，在常见的很多算法编码实现中，都需要借助for循环方式。

public class Process04 {
    public static void main(String[] args) {
        // Node01
        int sum = 0;
        for(int i=1; i<=100; i++) {
            sum += i;
        }
        System.out.println(sum);

        // Node02
        String[] nameArr = {"Java","C++","C#"} ;
        for (String name:nameArr){
            System.out.println("name="+name);
        }

        // Node03
        // 输出 i = 13
        int i = 0;
        for (i++; i++ < 10; i++);
        System.out.println(++i);

        // 输出：j=3 6 9
        int j = 0;
        for (j++; j++ < 10; j++){
            System.out.println(++j);
        }
    }
}

节点案例，测试结果描述：

  • Node01：for循环作为计算中的常用方式；
  • Node02：foreach遍历模式，简化循环操作，也可以改写为for语句；
  • Node03：循环for语句的基础执行机制，两道面试常见题；

注意：越是基础的东西，学起来越难，for语句作为很多算法实现的基础控制，理解起来相当的绕。

2、While循环

while循环语句首先判断条件是否成立，成立才执行循环体；

do···while循环语句先执行一次循环体，然后判断条件是否成立，所以do···while至少会执行一次；

public class Process05 {
    public static void main(String[] args) {
        int num1 = 1;
        int num2 = 1;

        // while循环
        while(num1 <= 3) {
            System.out.println("num1 == " + num1);
            num1++;
        }

        // do...while循环
        do {
            System.out.println("num2 == " + num2);
            num2++;
        } while(num2 <= 3);
    }
}

注意：while循环在实际的开发中，因为极其容易导致死循环，所以使用并不多。

三、流程中断

Java中有三种流程中断语句，关键字分别为break、continue、return语句。

1、Return语句

Java中最常用的流程控制关键字，当执行return语句后，从该方法返回，返回到调用该方法的业务流程中。

public class Process06 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(getNum1());
        System.out.println(getNum2());
    }
    public static int getNum1 (){
        int a =100;
        try{
            return a+1;   // 这里是运算逻辑，非赋值
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally{
            return a;
        }
    }
    public static int getNum2 (){
        int a =100;
        try{
            return a++;   //  a++ -> a=a+1 此时a的值改变
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally{
            return a;
        }
    }
}

return 常在位置

  • return语句只在方法最后出现一次。
  • return语句仅在try和catch里面都出现。
  • return语句仅在try和方法最后都出现。
  • return语句仅在catch和方法的最后都出现。

2、Break语句

break中断语句常用在for、while、do···while循环中，用于退出当前整个循环流程，非当前这一次循环。

public class Process07 {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1 ; i < 3 ; i++){
            if (i == 2){
                break ;
            }
            System.out.println("i = " + i);
        }
    }
}

3、Continue语句

Continue中断语句常用在for、while、do···while循环中，用于退出当前这一次循环，进入下一次循环。

public class Process08 {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1 ; i < 3 ; i++){
            if (i == 1){
                continue ;
            }
            System.out.println("i = " + i);
        }
    }
}

四、应用场景

1、冒泡排序算法

public class Process09 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] score = {9,8,7,6,5} ;
        // 排序次数：最多 length - 1 次
        for (int i = 0 ; i < score.length -1 ; i ++){
            // 当前排序的集合区间,排序完一个数据就放弃一个
            for (int j = 0 ; j < score.length - i - 1 ; j++){
                // 冒泡排序：把结果大的向后扔
                if (score[j] > score[j+1]){
                    int temp = score[j] ;
                    score[j] = score[j+1] ;
                    score[j+1] = temp ;
                }
            }
        }
        // 输出排序后的结果集
        for (int i = 0 ; i < score.length ; i++){
            System.out.print(score[i]);
        }
    }
}

2、排列组合算法

有1、2、3、4个数字，能组成多少个互不相同且无重复数字的三位数？都是多少？

public class Process10 {
    public static void main(String[] args) {
        arrange() ;
    }
    public static void arrange (){
        int i=0; // 百位数
        int j=0; // 十位数
        int k=0; // 个位数
        int t=0; // 计数器
        for (i = 1 ; i <= 4 ; i++){
            for (j = 1 ; j <= 4 ; j++){
                for (k = 1 ; k <=4 ; k++){
                    if (i != j && j != k && k != i){
                        t += 1 ;
                        System.out.print(i*100+j*10+k+"--");
                    }
                }
            }
        }
        System.out.println();
        System.out.println("t="+t);
    }
}

3、递归常见算法

基于递归思想的各种计算方法实现。

public class Process11 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(getSumOne(100));
        System.out.println(getSumTwo(30));
        System.out.println(getSumThree(5));
    }
    /**
     * 使用递归的方式计算1+2+...+100
     */
    public static int getSumOne (int i){ // 传入100
        int sum ;
        if (i == 1){
            return 1 ;
        }
        else {
            sum = i + getSumOne(i - 1) ;
        }
        return sum ;
    }
    /**
     * 一列数的规则如下: 1、1、2、3、5、8、13、21、34...
     * 求第30位数是多少， 用递归算法实现
     */
    public static int getSumTwo (int i){ // 传入第几位数下标
        if (i <= 0){
            return 0 ;
        } else if (i == 1 || i == 2){ // 处理前面2位的1,1
            return 1 ;
        } else { // 当前位数是前两位之和
            return getSumTwo(i - 1) + getSumTwo(i - 2) ;
        }
    }
    /**
     * 1*2*3*...*100 递归计算阶乘
     */
    public static int getSumThree (int i){
        if (i == 1){
            return i ;
        } else {
            return i * getSumThree (i - 1) ;
        }
    }
}
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