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java 算法基础

时间:2014-05-07 05:48:04      阅读:518      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:java   算法   算法基础   

1、算法概要     
     算法是用于计算、数据处理和自动推理使用的。算法主要是做精确计算和表示一个有限长列的有效方法。算法一般包含清晰定义的指令用于计算函数。基本上也属于一种思考最简洁的方式。
2、算法特征
     算法主要包含五个特征
     2.1、有穷性;
           是指算法必须能在执行有限个步骤后终止;
     2.2、确切性;
           算法的每一个步骤必须有确切的定义;
     2.3、输入项;
           一个算法输入有0或多个输入,以刻画预算对象的初始情况,所谓0就是初始化条件;
     2.4、输出项;
           反馈对数据加工后的结果。没有输出的算法无意义。
     2.5、可行性;
           算法中执行的任何计算都可以分步骤进行,每个步骤并在有限时间内完成。
3、算法常用的设计模式
      主要有十个设计模式
      3.1、完全遍历法     
            在验证一个问题集合时,且以验证正确性和最优性的时候,就会采用完全遍历法。但在便利的过程中就会消耗大量的内存。
      3.2、不完全遍历法
             当便利时占用的内存空间特别庞大时,可以使用不完全遍历法来实现。例如各种规则算法和搜索算法即是。
      3.3、分治法
            把一个问题分区成互相独立的部分,分别求解。分治法的好处在于可以并行计算。
               分治法所能解决的问题一般具有以下几个特征:
               (1) 该问题的规模缩小到一定的程度就可以容易地解决;
               (2) 该问题可以分解为若干个规模较小的相同问题,即该问题具有最优子结构性质;
               (3) 利用该问题分解出的子问题的解可以合并为该问题的解;
               (4) 该问题所分解出的各个子问题是相互独立的,即子问题之间不包含公共的子子问题。
      3.4、动态规划法
            当问题整体的最优解是由局部最优解组成的时候,会经常采用这种规划方法。用于求解包含重叠子问题的最优化问题的方法。
      3.5、贪婪算法(也叫贪心算法)
            常见的近似求解思路。当问题的整体最优解不是(或无法证明是)由局部最优解组成,且对解的最优性没有要求的时候,可以采用的一种方法。
      3.6、线性规则法
            问题是目标函数和约束条件都是线性的最优化
      3.7、简并法
            把一个问题通过逻辑或数学推理,简化成与之等价或者近似的、相对简单的模型,进而求解的方法。
      3.8、穷举法
            穷举法,或称为暴力破解法,其基本思路是:对于要解决的问题,列举出它的所有可能的情况,逐个判断有哪些是符合问题所要求的条件,从而得到问题的解。它也常用于对于密码的破译。
      3.9、分枝界限法
             分枝界限法是一个用途十分广泛的算法,运用这种算法的技巧性很强,不同类型的问题解法也各不相同。分支定界法的基本思想是对有约束条件的最优化问题的所有可行解(数目有限)空间进行搜索
      3.10、回溯法
             运用这种算法的技巧性很强,不同类型的问题解法也各不相同。分支定界法的基本思想是对有约束条件的最优化问题的所有可行解(数目有限)空间进行搜索。
6、复杂度
      6.1、时间复杂度
            时间复杂度是指着算法需要消耗的时间资源。一般来说,计算机算法说问题模型n的函数f(n),算法的时间复杂度因因此被记做
            T(N)=O(F(N))   
           算法执行时间的增长率与f(n) 的增长率正相关,称作渐近时间复杂度(Asymptotic Time Complexity),简称时间复杂度。
           常见的时间复杂度有:常数阶O(1),对数阶O(log2n),线性阶O(n), 线性对数阶O(nlog2n),平方阶O(n2),立方阶O(n3),..., k次方阶O(nk),指数阶O(2n)。随着问题规模n的不断增大,上述时间复杂度不断增大,算法的执行效率越低。
      6.2、空间复杂度
            算法的空间复杂度是指算法需要消耗的空间资源。其计算和表示方法与时间复杂度类似,一般都用复杂度的渐近性来表示。同时间复杂度相比,空间复杂度的分析要简单得多。
      6.3、非确定性多项式时间复杂度(np)
            非定常多项式(英语:non-deterministic polynomial,缩写NP)时间复杂性类,或称非确定性多项式时间复杂性类,包含了可以在多项式时间内,对一个判定性算法问题的实例,一个给定的解是否正确的算法问题。
      6.4、复杂度特性
            所有算法都需要符合这三种特性正确性、可读性以及健壮性。    
7、算法分类
     算法可大致分为基本算法、数据结构的算法、数论与代数算法、计算几何的算法、图论的算法、动态规划以及数值分析、加密算法、排序算法、检索算法、随机化算法、并行算法,厄米变形模型,随机森林算法。
     算法可以宏泛的分为三类:
     一,有限的,确定性算法 这类算法在有限的一段时间内终止。他们可能要花很长时间来执行指定的任务,但仍将在一定的时间内终止。这类算法得出的结果常取决于输入值。
     二,有限的,非确定算法 这类算法在有限的时间内终止。然而,对于一个(或一些)给定的数值,算法的结果并不是唯一的或确定的。
     三,无限的算法 是那些由于没有定义终止定义条件,或定义的条件无法由输入的数据满足而不终止运行的算法。通常,无限算法的产生是由于未能确定的定义终止条件。
8、几个算法基础小实践

     8.1、求最大值算法

package study.arithmetic;

/**
 *求最大数值
 *我们有一串随机数列。我们的目的是找到这个数列中最大的数。如果将数列中的每一个数字看成是一颗豆子的大小,可以将下面的算法形象地称为“捡豆子”:
 *首先将第一颗豆子放入口袋中。
 *从第二颗豆子开始检查,如果正在检查的豆子比口袋中的还大,则将它捡起放入口袋中,同时丢掉原先口袋中的豆子。反之则继续下一颗豆子。直到最后一颗豆子。
 *最后口袋中的豆子就是所有的豆子中最大的一颗。
 */
public class Max {
	public static int max(int array[]){
	  int mval = array[0];
	  for (int i = 0; i < array.length; i++){
		  if (array[i] > mval){
		      mval = array[i];
		  }
	  }
	  return mval;
	}
}

 8.2、求最大公约数

  

package study.arithmetic;

public class Gcb {
	
	private static int gcb(int a,int b){
		if(a%b==0){
			return gcb(b,a%b);
		}
		return b;
	}
	public static void main(String args[]){
		System.out.println(gcb(110,99));
	}

}
 8.3、兔子问题

package study.arithmetic;
 /**
  * 题目:古典问题
  * 有一对兔子,从出生后第3个月起每个月都生一对兔子,小兔子长到第三个月后每个月又生一对兔子,假如兔子都不死,问每个月的兔子总数为多少?   
  * 程序分析: 兔子的规律为数列1,1,2,3,5,8,13,21.... 
  * @author TianYou
  */
public class CalculateRabbit {
	private static long calculateRabbit(int month){
		long rabbitOne = 1L;
		long rabbitTwo = 1L;   
		long rabbit;     
		for(int i=3; i<month; i++) {   
			rabbit = rabbitTwo;     
			rabbitTwo = rabbitOne + rabbitTwo;    
			rabbitOne = rabbit; 
		}    
		return rabbitTwo;
	}
	public static void main(String args[]){
		System.out.println(calculateRabbit(20));
	}
}

 8.4、猴子吃桃子

package study.arithmetic;

/**
 * 猴子吃桃问题:猴子第一天摘下若干个桃子,当即吃了一半,还不瘾, 
 * 又多吃了一个 第二天早上又将剩下的桃子吃掉一半,又多吃了一个。 
 * 以后每天早上都吃了前一天剩下 的一半零一个。到第10天早上想再吃时,见只剩下一个桃子了。
 * 求第一天共摘了多少。
 * @author TianYou
 */
public class Monkey {
	
	private static int MonkeyPeach(int size){
		int lastdayNum = 1;    
		for(int i=2; i<=size; i++) {     
			lastdayNum = (lastdayNum+1) * 2;  
		}   
		return lastdayNum; 
	}

	public static void main(String args[]){
		System.out.println(MonkeyPeach(100));
	}
}

8.5、乒乓球比赛

package study.arithmetic;

/***
 * 两个乒乓球队进行比赛,各出三人。甲队为a,b,c三人,乙队为x,y,z三人。  
 * 已抽签决定比赛名单。有人向队员打听比赛的名单。a说他不和x比,c说他不和x,z比,请编程序找出三队赛手的名单。
 * @author TianYou
 */
public class EighteenthPingpang {
	private static void pingpang(char[] m,char[] n){
		for (int i = 0; i < m.length; i++) {    
			for (int j = 0; j < n.length; j++) {   
					if (m[i] == ‘a‘ && n[j] == ‘x‘) {       
						continue;    
					} else if (m[i] == ‘a‘ && n[j] == ‘y‘) { 
						continue;       
					} else if ((m[i] == ‘c‘ && n[j] == ‘x‘)  || (m[i] == ‘c‘ && n[j] == ‘z‘)) {   
						continue;     
					} else if ((m[i] == ‘b‘ && n[j] == ‘z‘)  || (m[i] == ‘b‘ && n[j] == ‘y‘)) {  
							continue;    
				    } else {    
								System.out.println(m[i] + " vs " + n[j]);    
					}    
			}
		}
	}
	public static void main(String[] args) {    
		 char[] m = { ‘a‘, ‘b‘, ‘c‘ }; 
		 char[] n = { ‘x‘, ‘y‘, ‘z‘ }; 
		 pingpang(m,n);
	}
}

8.6、数列求和

package study.arithmetic;

import java.text.DecimalFormat;

/**
 * 有一分数序列:2/1,3/2,5/3,8/5,13/8,21/13...求出这个数列的前20项之和
 * @author TianYou
 *
 */
public class TwentiethFractionSum {
	private static void count(){
		int x = 2, y = 1, t;   
		double sum = 0;       
		DecimalFormat df = new DecimalFormat("#0.0000");    
		 for(int i=1; i<=20; i++) {   
			   sum += (double)x / y;     
			   t = y;    
			   y = x;      
			   x = y + t;
			   System.out.println("第 " + i + " 次相加,和是 " + df.format(sum));
		 }
	}
	public static void main(String args[]){
		count();
	}

}

    8.7、2的问题

package study.arithmetic;

/**
 * 题目:求s=a+aa+aaa+aaaa+aa...a的值,其中a是一个数字。例如2+22+222+2222+22222(此时共有5个数相加),几个数相加有键盘控制。 
 * 关键是计算出每一项的值
 * @author TianYou
 */
public class Sumloop {
	public static void main(String args[]) {
		count(5d);
	}
	private static void count(double input) {
		double s = 0;     
		double output = 0;      
		for(double i =1;i<=input;i++) {     
			output += input;      
			double a = output;      
			s+=a;     
		}      
		System.out.println(s);
	}

}

 8.8、自由落体球

package study.arithmetic;

/**
 * 题目:一球从100米高度自由落下,每次落地后反跳回原高度的一半;再落下,求它在第10次落地时,共经过多少米?第10次反弹多高? 
 * @author TianYou
 *
 */
public class Ex10 {
	public static void  count(){
		double s=0;   
		double t=100;    
		for(int i=1;i<=10;i++){     
			s+=t;          
			t=t/2; 
		}
		System.out.println(s);   
		System.out.println(t); 
	}
	public static void main(String args[]){
		count();
	}
}

 8.9、累乘

package study.arithmetic;

/**
 * 题目:求1+2!+3!+...+20!的和   
 * @author TianYou
 */
public class Ex21 {
	public static void count(){
		long sum = 0;      
		long fac = 1;       
		for(int i=1; i<=10; i++) { 
		     fac = fac * i;      
		     sum += fac;     
		 }      
		System.out.println(sum);
	}
	public static void main(String args[]){
		count();
	}
}

 8.10、递归求5!

package study.arithmetic;

/**
 * 递归公式:fn=fn_1*4! 
 * @author TianYou
 *
 */
public class Ex22 {
	public static void main(String args[]){
		recursion(5);
	}
	public static long recursion(int n) {    
		long value = 0 ;
		if(n ==1 || n == 0) {     
			value = 1;     
		} else if(n > 1) {      
			value = n * recursion(n-1);    
		}   
		return value; 
	} 

}

9、资料分享
     1、算法笔记(可以看看里面有很多比较有意思的算法) http://www.csie.ntnu.edu.tw/~u91029/
     2、20世纪十大算法http://www.uta.edu/faculty/rcli/TopTen/topten.pdf
     3、维基算法百科:http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%AE%97%E6%B3%95
     4、百度算法百科:http://baike.baidu.com/link?url=5sSYcikkqGncq7qdeF3JkMKxbyFBZOLjmjqFQUP51NNhZ3zBj_xtrdMiFnkWlREX
     5、麻省理工大学算法公开课:http://v.163.com/special/opencourse/algorithms.html
     6、算法博客:http://www.iteye.com/blogs/tag/%E7%AE%97%E6%B3%95
     7、十三个经典算法研究与总结     http://blog.csdn.net/v_JULY_v/article/details/6305212

java 算法基础,布布扣,bubuko.com

java 算法基础

标签:java   算法   算法基础   

原文地址:http://blog.csdn.net/wendeliang06/article/details/25007129

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