数据结构概念及几个简单算法演示

本文介绍了数据结构的基本概念,包括逻辑关系与物理关系,并通过具体案例讲解了大数字运算的算法实现,还提供了插入排序及二分查找法的代码实现。

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概念

什么是数据结构

数据结构就是数据之间的关系,提高程序效率

  • ① 逻辑关系:人为认为数据之间的关系
    1) 集合:在一个范围内有多个数据,数据之间没有关系
    2) 线性:一对一关系
    3) 树型:一对多关系
    4) 图:多对多关系

  • ② 物理关系:内存存储
    1) 顺序存储:数组
    2) 链式存储:链表

简单的算法实现

大数字运算(输出时不显示前面多余的零)

大数字运算中,某些数据类型无法接收这么大的数字,或者能接收但会丢失精度。这时候我们可以用数组的方式来实现大数字运算

  • 流程图
    这里写图片描述
  • 实现代码
public class BigNum {

    public static void main(String[] args) {
    /*注释部分代码为大数字相乘的举例
        int[] ints = new int[6];
        ints[ints.length-1] = 5;
        ints[ints.length-2] = 7;
        ints[ints.length-3] = 3;
        int num = 375;
        ints = mult(ints,num);
        print(ints);
    */

        //下面的举例是50的阶乘
        int n =50;
        int[] ints = new int[100]; //声明100长度的ints数组用来接收运算结果
        ints[ints.length-1] = 1;
        for(int i=1;i<=n;i++){
            ints = mult(ints,i);
        }
        print(ints);
    }

    //将数组的每一位和乘数相乘,得到的结果存在数组里,然后进行进位运算得到最终的结果数组
    public static int[] mult(int[] ints,int num){

        for(int i = 0; i<ints.length;i++){
            ints[i] *= num;
        }

        //进位运算
        for(int i=ints.length-1; i>0; i--){
            ints[i-1] = ints[i-1]+ints[i]/10;
            ints[i] = ints[i]%10;
        }
        return ints;
    }

    //循环遍历输出,从数组中左往右第一个不为0的数开始输出结果 
    public static void print(int ints[]){
        int flag= 0;
        for(int i = 0; i<ints.length-1;i++){
            if(ints[i]!=0){
                flag= i;
                break;
            }
        }
        for(int i = flag; i<ints.length;i++){
        System.out.print(ints[i]);
        }
    }
}

运行结果(50的阶乘):
这里写图片描述

插入排序(只用两个循环实现)
  • 流程图
    这里写图片描述
  • 代码实现
public class InsertArray {

    public static void main(String[] args) {
        int[] ints = {21,56,23,48,65,15,2,46,36};
        ints = insertSort(ints);
        for(int i=0;i<ints.length;i++){
            System.out.print(ints[i]+" ");
        }

    }

    public static int[] insertSort(int[] ints){

        for(int i=1;i<ints.length;i++){ //从数组下标为1开始循环
    //当i位置的值小于i-1位置的值时进入j循环
            if(ints[i]<ints[i-1]){      
                for(int j = i ;j>0;j--){
    //倒序遍历 当j位置的值小于j-1位置的值时,交换ints[j]和ints[j-1]的值
                    if(ints[j]<ints[j-1]){
                        int temp = ints[j];
                        ints[j] = ints[j-1];
                        ints[j-1] =temp;
                    }
                }
            }
        }
        return ints;
    }
}
二分查找法
  • 流程图
    这里写图片描述
  • 代码实现
public class BinarySearch {
    public static void main(String[] args) {

        int[] ints = {2,15,21,23,36,46,48,56,65};
        int num = 21;

        find(ints,num);
    }

    private static void find(int[] ints, int num) {
        int s = 0;  //开始位置 
        int e = ints.length-1;  //结束位置
        while(s<=e){
            int m = (s+e)/2;    //中间位置
            if(ints[m] == num){
                System.out.println("位于第"+(m+1)+"个元素");
                return;
            }else if(ints[m] > num){
                e = m-1;
            }else{
                s = m+1;
            }
        }
        System.out.println("找不到该元素!");
    }
}
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