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【算法】Java版

發(fā)布時間：2023/12/31 java 32 coder

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了【算法】Java版小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

二分查找算法

二分查找算法（Binary Search Algorithm）是一種在有序數(shù)組中查找特定元素的搜索算法。該算法的基本思想是將數(shù)組從中間分成兩部分，然后與目標(biāo)元素進行比較，進而確定目標(biāo)元素位于左半部分還是右半部分，不斷縮小搜索范圍，直到找到目標(biāo)元素或確定目標(biāo)元素不存在。

以下是一個使用 Java 實現(xiàn)二分查找算法的示例：

public class BinarySearch {

    // 二分查找函數(shù)
    public static int binarySearch(int[] array, int target) {
        int left = 0;
        int right = array.length - 1;

        while (left <= right) {
            int mid = left + (right - left) / 2;

            if (array[mid] == target) {
                return mid;
            } else if (array[mid] < target) {
                left = mid + 1;
            } else {
                right = mid - 1;
            }
        }

        return -1;
    }

    // 測試示例
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1, 3, 5, 7, 9, 11, 13};
        int target = 7;

        int result = binarySearch(array, target);

        if (result != -1) {
            System.out.println("目標(biāo)元素 " + target + " 在索引 " + result + " 處找到了。");
        } else {
            System.out.println("目標(biāo)元素 " + target + " 未找到。");
        }
    }
}

在上述示例中，binarySearch函數(shù)接受一個有序數(shù)組array和目標(biāo)元素target作為參數(shù)。它使用left和right兩個指針來表示搜索范圍的左右邊界。初始時，left指向數(shù)組的第一個元素，right指向數(shù)組的最后一個元素。

在每次循環(huán)中，通過計算中間索引mid，將目標(biāo)元素與中間元素進行比較。如果相等，說明找到了目標(biāo)元素，返回mid作為結(jié)果。如果目標(biāo)元素小于中間元素，說明目標(biāo)元素可能在左半部分，將right更新為mid - 1。如果目標(biāo)元素大于中間元素，說明目標(biāo)元素可能在右半部分，將left更新為mid + 1。循環(huán)繼續(xù)進行，直到left大于right，表示搜索范圍為空，目標(biāo)元素未找到，返回 -1 作為結(jié)果。

在main函數(shù)中，定義了一個有序數(shù)組array和目標(biāo)元素target，然后調(diào)用binarySearch函數(shù)進行二分查找。根據(jù)返回的結(jié)果，輸出目標(biāo)元素是否找到以及相應(yīng)的索引位置。

如何衡量算法好壞？

衡量算法好壞的常用指標(biāo)包括：

時間復(fù)雜度：算法執(zhí)行所需的時間，通常用 O(n)、O(nlogn)、O(n^2) 等表示。
空間復(fù)雜度：算法執(zhí)行所需的空間，通常用 O(n)、O(nlogn)、O(n^2) 等表示。
正確性：算法是否能正確地解決問題。
可讀性：算法是否易于理解和維護。
效率：算法的執(zhí)行效率，通常用執(zhí)行時間和所需空間來衡量。
穩(wěn)定性：算法在不同輸入下的表現(xiàn)是否穩(wěn)定。

這些指標(biāo)并不是絕對的，不同的應(yīng)用場景可能有不同的要求，需要根據(jù)具體情況進行權(quán)衡。

時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度

時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度是衡量算法效率的兩個重要指標(biāo)。

時間復(fù)雜度是指算法執(zhí)行所需的時間，通常用大 O 表示法來表示。大 O 表示法是一種漸近表示法，它表示算法的執(zhí)行時間隨著輸入規(guī)模的增長而增長的速度。常見的時間復(fù)雜度有 O(1)、O(logn)、O(n)、O(nlogn)、O(n^2) 等。例如，O(n)表示算法的執(zhí)行時間隨著輸入規(guī)模的增長呈線性增長，O(n^2)表示算法的執(zhí)行時間隨著輸入規(guī)模的增長呈平方增長。

空間復(fù)雜度是指算法執(zhí)行所需的空間，通常也用大 O 表示法來表示。空間復(fù)雜度包括算法所需的內(nèi)存空間和輔助空間。內(nèi)存空間是指算法在執(zhí)行過程中需要存儲的變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所需的空間，輔助空間是指算法在執(zhí)行過程中需要額外的空間來存儲臨時數(shù)據(jù)或進行其他操作。常見的空間復(fù)雜度有 O(1)、O(logn)、O(n)、O(nlogn)、O(n^2) 等。

在實際應(yīng)用中，通常需要綜合考慮時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，選擇在時間和空間上都盡可能高效的算法。同時，還需要考慮算法的實現(xiàn)難度、可讀性和可維護性等因素。

以下是計算算法時間復(fù)雜度的步驟：

確定算法中的基本操作：確定算法中執(zhí)行次數(shù)最多的操作，通常是循環(huán)或遞歸中的操作。
計算基本操作的執(zhí)行次數(shù)：對于循環(huán)，計算循環(huán)體執(zhí)行的次數(shù)；對于遞歸，計算遞歸調(diào)用的次數(shù)。
使用大 O 表示法表示時間復(fù)雜度：根據(jù)基本操作的執(zhí)行次數(shù)，選擇適當(dāng)?shù)臅r間復(fù)雜度表示法。常見的時間復(fù)雜度有 O(1)、O(logn)、O(n)、O(nlogn)、O(n^2) 等。
簡化時間復(fù)雜度：如果算法中存在多個循環(huán)或遞歸，可以將它們合并成一個時間復(fù)雜度。例如，如果一個算法中有兩個循環(huán)，一個循環(huán)執(zhí)行 n 次，另一個循環(huán)執(zhí)行 n^2 次，可以將時間復(fù)雜度表示為 O(n^2)。

需要注意的是，大 O 表示法只關(guān)心算法的最壞情況下的時間復(fù)雜度，而不考慮最好情況或平均情況。因此，在計算時間復(fù)雜度時，只需要考慮最壞情況下的執(zhí)行次數(shù)。

以下是一個計算算法時間復(fù)雜度的示例：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int n = 1000;
        System.out.println(factorial(n));
    }

    public static int factorial(int n) {
        if (n == 0) {
            return 1;
        } else {
            return n * factorial(n - 1);
        }
    }
}

在上述示例中，factorial函數(shù)計算整數(shù)的階乘。在這個算法中，基本操作是乘法操作，執(zhí)行次數(shù)是遞歸調(diào)用的次數(shù)。對于輸入規(guī)模為 n 的情況，遞歸調(diào)用的次數(shù)為 n，因此時間復(fù)雜度為 O(n)。

動態(tài)數(shù)組

動態(tài)數(shù)組是一種可以在運行時動態(tài)調(diào)整大小的數(shù)組。與靜態(tài)數(shù)組不同，動態(tài)數(shù)組不需要在編譯時指定數(shù)組的大小，可以根據(jù)實際需要動態(tài)地分配內(nèi)存空間。

在 Java 中，可以使用ArrayList類來實現(xiàn)動態(tài)數(shù)組。ArrayList是 Java 集合框架中的一個動態(tài)數(shù)組實現(xiàn)，它可以根據(jù)元素的添加和刪除自動調(diào)整大小。

以下是一個使用 Java 實現(xiàn)動態(tài)數(shù)組的示例：

import java.util.ArrayList;

public class DynamicArrayExample {
    public static void main(String[] args) {
        DynamicArray array = new DynamicArray();

        // 向動態(tài)數(shù)組中添加元素
        array.add(10);
        array.add(20);
        array.add(30);
        array.add(40);

        // 獲取動態(tài)數(shù)組的大小
        int size = array.size();
        System.out.println("動態(tài)數(shù)組的大小：" + size);

        // 遍歷動態(tài)數(shù)組并打印元素
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            int element = array.get(i);
            System.out.println("動態(tài)數(shù)組中的元素：" + element);
        }
    }
}

class DynamicArray {
    private ArrayList<Integer> arrayList;

    public DynamicArray() {
        // 創(chuàng)建一個 ArrayList 對象
        this.arrayList = new ArrayList<>();
    }

    public void add(int element) {
        // 向 ArrayList 中添加元素
        this.arrayList.add(element);
    }

    public int get(int index) {
        // 獲取 ArrayList 中指定索引處的元素
        return this.arrayList.get(index);
    }

    public int size() {
        // 獲取 ArrayList 的大小
        return this.arrayList.size();
    }
}

在上述示例中，我們創(chuàng)建了一個名為DynamicArray的類，其中包含一個私有成員變量arrayList，它是一個ArrayList對象，用于存儲動態(tài)數(shù)組的元素。

在DynamicArray類的構(gòu)造函數(shù)中，我們創(chuàng)建了一個空的ArrayList對象。然后，我們提供了add方法來向動態(tài)數(shù)組中添加元素，get方法來獲取動態(tài)數(shù)組中指定索引處的元素，以及size方法來獲取動態(tài)數(shù)組的大小。

在main方法中，我們創(chuàng)建了一個DynamicArray對象，并使用add方法向動態(tài)數(shù)組中添加了一些元素。然后，我們通過size方法獲取動態(tài)數(shù)組的大小，并使用get方法遍歷動態(tài)數(shù)組并打印元素。

數(shù)組緩存與局部性原理

數(shù)組緩存是一種硬件優(yōu)化技術(shù)，用于提高對數(shù)組的訪問速度。現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中的 CPU 通常都集成了高速緩存（Cache），它是一種容量較小但訪問速度非常快的存儲器。當(dāng) CPU 訪問主存中的數(shù)據(jù)時，會將一部分?jǐn)?shù)據(jù)緩存在高速緩存中，以便下次訪問時可以更快地獲取。

局部性原理是指在程序執(zhí)行過程中，CPU 訪問的數(shù)據(jù)往往具有局部性，即在某個時間段內(nèi)，CPU 會頻繁訪問某個特定區(qū)域的數(shù)據(jù)。這種局部性可以分為時間局部性和空間局部性。

時間局部性是指 CPU 在訪問某個數(shù)據(jù)后，很可能在不久的將來再次訪問該數(shù)據(jù)。這是因為程序中的循環(huán)、遞歸等結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致對相同數(shù)據(jù)的重復(fù)訪問。

空間局部性是指 CPU 在訪問某個數(shù)據(jù)時，很可能也會訪問附近的數(shù)據(jù)。這是因為程序中的數(shù)據(jù)通常是以數(shù)組、結(jié)構(gòu)體等形式組織的，相鄰的數(shù)據(jù)之間往往存在著某種關(guān)聯(lián)。

基于局部性原理，數(shù)組緩存可以利用 CPU 訪問數(shù)據(jù)的局部性，將經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)緩存在高速緩存中，從而提高訪問速度。當(dāng) CPU 需要訪問數(shù)組中的某個元素時，如果該元素已經(jīng)緩存在高速緩存中，就可以直接從高速緩存中獲取，而不需要訪問主存，從而提高了訪問速度。

為了利用數(shù)組緩存，程序編寫時應(yīng)該盡量保持?jǐn)?shù)據(jù)的局部性。例如，可以將經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)組織成數(shù)組形式，并按照一定的順序訪問數(shù)組元素，以提高緩存的命中率。同時，還可以使用一些編程技巧，如循環(huán)展開、數(shù)據(jù)預(yù)取等，來進一步提高程序的性能。

多路遞歸

多路遞歸（Multiway Recursion）是一種遞歸算法的設(shè)計技巧，它允許在一個遞歸函數(shù)中有多個遞歸調(diào)用路徑，從而實現(xiàn)更復(fù)雜的問題解決方案。

下面是一個使用多路遞歸計算斐波那契數(shù)列前 n 項的示例：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int n = 10;
        System.out.println(fibonacci(n));
    }

    public static long fibonacci(int n) {
        if (n <= 1) {
            return n;
        } else {
            return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
        }
    }
}

在上述示例中，fibonacci函數(shù)有兩個遞歸調(diào)用路徑：當(dāng) n <= 1 時，直接返回 n；否則，分別遞歸地計算 fibonacci(n - 1) 和 fibonacci(n - 2)，并將它們的和作為結(jié)果返回。

多路遞歸可以使遞歸函數(shù)更加靈活和強大，但也需要注意控制遞歸深度，避免出現(xiàn)棧溢出等問題。

漢諾塔

漢諾塔（Tower of Hanoi）別名河內(nèi)塔，是一種起源于印度古老傳說的益智玩具。傳說在世界中心貝拿勒斯（在印度北部）的圣廟里，一塊黃銅板上插著三根寶石針，其中一根針上從下到上地穿好了由大到小的64片金片，這就是所謂的漢諾塔。

玩家可以將漢諾塔的三根柱子設(shè)置為編號A、B、C，每次只能移動一個積木，并且在移動的過程中三根柱子上始終保持最大的積木在最下面，最小的積木在最上面。在操作過程中可以將積木置于A、B、C任意一根柱子上，最后通過反復(fù)移動將積木從一根柱子移動到另一個柱子上。

漢諾塔問題可以使用遞歸算法和迭代算法來解決。

遞歸算法是一種通過自身不斷調(diào)用自身來解決問題的算法。在漢諾塔問題中，可以使用遞歸算法來實現(xiàn)將盤子從一個柱子移動到另一個柱子的過程。遞歸算法的核心思想是將問題分解為較小的子問題，并通過遞歸調(diào)用自身來解決子問題。

迭代算法是一種通過循環(huán)來解決問題的算法。在漢諾塔問題中，可以使用迭代算法來實現(xiàn)將盤子從一個柱子移動到另一個柱子的過程。迭代算法的核心思想是通過循環(huán)來模擬盤子的移動過程，并在每次循環(huán)中更新盤子的位置。

無論是遞歸算法還是迭代算法，都可以有效地解決漢諾塔問題。

好的，以下是使用 Java 實現(xiàn)漢諾塔問題的遞歸算法和迭代算法的示例代碼：

遞歸算法：

public class TowerHanoi {
    public static void main(String[] args) {
        int num = 3;
        String source = "A";
        String target = "C";
        String auxiliary = "B";
        hanoi(num, source, target, auxiliary);
    }

    public static void hanoi(int num, String source, String target, String auxiliary) {
        if (num > 0) {
            // 將 num-1 個盤子從源柱移動到輔助柱（借助目標(biāo)柱）
            hanoi(num - 1, source, auxiliary, target);
            // 將第 num 個盤子從源柱移動到目標(biāo)柱
            System.out.println("將盤子 " + num + " 從 " + source + " 移動到 " + target);
            // 將 num-1 個盤子從輔助柱移動到目標(biāo)柱（借助源柱）
            hanoi(num - 1, auxiliary, target, source);
        }
    }
}

在上述代碼中，hanoi方法使用遞歸算法來解決漢諾塔問題。它接受四個參數(shù)：num表示盤子的數(shù)量，source表示源柱，target表示目標(biāo)柱，auxiliary表示輔助柱。

迭代算法：

public class TowerHanoi {
    public static void main(String[] args) {
        int num = 3;
        String source = "A";
        String target = "C";
        String auxiliary = "B";
        hanoi(num, source, target, auxiliary);
    }

    public static void hanoi(int num, String source, String target, String auxiliary) {
        // 創(chuàng)建一個列表來存儲盤子的移動過程
        Stack<String> moves = new Stack<>();

        while (num > 0) {
            // 將 num-1 個盤子從源柱移動到輔助柱（借助目標(biāo)柱）
            for (int i = num - 1; i >= 0; i--) {
                moves.push(source + " -> " + auxiliary);
                source = (source.charAt(0) == 'A'? source : source.substring(1)) + source.charAt(0);
            }
            // 將第 num 個盤子從源柱移動到目標(biāo)柱
            moves.push(source + " -> " + target);
            // 將 num-1 個盤子從輔助柱移動到目標(biāo)柱（借助源柱）
            for (int i = num - 1; i >= 0; i--) {
                moves.push(auxiliary + " -> " + target);
                target = (target.charAt(0) == 'C'? target : target.substring(1)) + target.charAt(0);
            }
            // 源柱和輔助柱交換位置
            String temp = source;
            source = auxiliary;
            auxiliary = temp;
            // 減少盤子的數(shù)量
            num--;
        }

        for (String move : moves) {
            System.out.println(move);
        }
    }
}

在上述代碼中，hanoi方法使用迭代算法來解決漢諾塔問題。它創(chuàng)建一個列表moves來存儲盤子的移動過程。

反轉(zhuǎn)單向鏈表

在 Java 中，反轉(zhuǎn)單向鏈表的算法可以通過迭代和指針操作來完成。以下是一個簡單的示例代碼：

public class LinkedListReversal {

    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建一個單向鏈表
        Node n1 = new Node(1);
        Node n2 = new Node(2);
        Node n3 = new Node(3);
        Node n4 = new Node(4);
        Node n5 = new Node(5);

        n1.next = n2;
        n2.next = n3;
        n3.next = n4;
        n4.next = n5;

        // 打印反轉(zhuǎn)前的鏈表
        System.out.println("Original LinkedList: ");
        printList(n1);

        // 反轉(zhuǎn)鏈表
        Node reversedList = reverseList(n1);

        // 打印反轉(zhuǎn)后的鏈表
        System.out.println("Reversed LinkedList: ");
        printList(reversedList);
    }

    // 定義節(jié)點類
    static class Node {
        int data;
        Node next;

        public Node(int data) {
            this.data = data;
        }
    }

    // 反轉(zhuǎn)鏈表的方法
    public static Node reverseList(Node head) {
        Node prev = null;
        Node current = head;
        Node next = null;

        while (current != null) {
            next = current.next;
            current.next = prev;
            prev = current;
            current = next;
        }

        return prev;
    }

    // 打印鏈表的方法
    public static void printList(Node head) {
        Node current = head;
        while (current != null) {
            System.out.print(current.data + " ");
            current = current.next;
        }
        System.out.println();
    }
}

上述代碼定義了一個Node類來表示鏈表中的節(jié)點，然后通過reverseList方法實現(xiàn)了反轉(zhuǎn)鏈表的功能。該方法使用三個指針prev、current和next，通過將當(dāng)前節(jié)點的next指針指向前一個節(jié)點，并更新prev和current指針的方式，逐個反轉(zhuǎn)鏈表中的節(jié)點。最后，返回反轉(zhuǎn)后的頭節(jié)點。

在main方法中，創(chuàng)建了一個單向鏈表，并調(diào)用reverseList方法反轉(zhuǎn)鏈表，然后通過printList方法打印反轉(zhuǎn)前后的鏈表內(nèi)容。

刪除倒數(shù)節(jié)點

刪除鏈表的倒數(shù)第n個節(jié)點，可以使用雙指針法，也可以使用棧來實現(xiàn)。下面是兩種算法的示例代碼：

雙指針法：

public static ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
    // 哨兵節(jié)點
    ListNode sb = new ListNode();
    sb.next = head;

    // k 快指針，m 慢指針
    ListNode k = sb, m = sb;
    int count = 0;
    while (k.next != null) {
        k = k.next;
        // 快指針先走 N 步
        if (++count > n) {
            m = m.next;
        }
    }
    m.next = m.next.next;
    return sb.next;
}

棧法：

public static ListNode removeNthFromEnd2(ListNode head, int n) {
    ListNode dummy = new ListNode(0, head);
    Stack<ListNode> stack = new Stack<>();
    ListNode cur = dummy;

    // 先入棧
    while (cur != null) {
        stack.push(cur);
        cur = cur.next;
    }

    // 出棧后 N 個節(jié)點
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        stack.pop();
    }

    // 獲取到倒數(shù)第 N+1 個 node
    ListNode node = stack.peek();
    node.next = node.next.next;
    return dummy.next;
}

雙指針法的時間復(fù)雜度為 O(n)，棧法的時間復(fù)雜度為 O(n)，空間復(fù)雜度均為 O(1)。

有序鏈表去重

在 Java 中，有序鏈表去重可以使用雙指針的方法進行實現(xiàn)。以下是一個簡單的示例代碼：

public class ListNode {
    int val;
    ListNode next;

    ListNode(int x) {
        val = x;
    }
}

public class RemoveDuplicatesFromSortedList {
    public ListNode removeDuplicates(ListNode head) {
        // 創(chuàng)建前指針和后指針
        ListNode prev = null;
        ListNode curr = head;

        while (curr != null) {
            // 如果后指針指向的節(jié)點值與當(dāng)前節(jié)點值相同，則跳過當(dāng)前節(jié)點
            if (prev != null && prev.val == curr.val) {
                curr = curr.next;
            } else {
                // 更新前指針和后指針
                prev = curr;
                curr = curr.next;
            }
        }

        return prev;
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建測試鏈表
        ListNode head = new ListNode(1);
        ListNode node2 = new ListNode(1);
        ListNode node3 = new ListNode(2);
        ListNode node4 = new ListNode(3);
        ListNode node5 = new ListNode(3);
        ListNode node6 = new ListNode(4);
        ListNode node7 = new ListNode(5);
        ListNode node8 = new ListNode(5);

        head.next = node2;
        node2.next = node3;
        node3.next = node4;
        node4.next = node5;
        node5.next = node6;
        node6.next = node7;
        node7.next = node8;

        RemoveDuplicatesFromSortedList solution = new RemoveDuplicatesFromSortedList();
        // 調(diào)用去重方法
        ListNode result = solution.removeDuplicates(head);

        // 打印去重后的鏈表
        System.out.println("去重后的鏈表:");
        solution.printList(result);
    }
}

在上述代碼中，removeDuplicates方法接受一個有序鏈表的頭節(jié)點作為參數(shù)，并返回去重后的鏈表的頭節(jié)點。在方法內(nèi)部，使用了兩個指針prev和curr，分別表示前一個節(jié)點和當(dāng)前節(jié)點。遍歷整個鏈表，如果后一個節(jié)點的值與前一個節(jié)點的值相同，則跳過當(dāng)前節(jié)點，否則更新prev和curr的值。最后，返回prev，即為去重后的鏈表的頭節(jié)點。

在main方法中，創(chuàng)建了一個有序鏈表，并調(diào)用removeDuplicates方法進行去重。最后，打印出去重后的鏈表。

下面是一個經(jīng)過性能優(yōu)化的示例代碼：

import java.util.*;

class ListNode {
    int val;
    ListNode next;

    ListNode(int x) {
        val = x;
    }
}

class RemoveDuplicatesFromSortedList {
    public ListNode removeDuplicates(ListNode head) {
        // 使用虛擬頭節(jié)點
        ListNode dummy = new ListNode(-1);
        dummy.next = head;

        // 使用快指針和慢指針
        ListNode fast = dummy;
        ListNode slow = dummy;

        while (fast.next != null) {
            // 緩存當(dāng)前節(jié)點的值
            int currVal = fast.next.val;

            while (fast.next != null && fast.next.val == currVal) {
                fast.next = fast.next.next;
            }

            // 更新慢指針和虛擬頭節(jié)點的 next 指針
            slow.next = fast.next;
            fast = slow.next;
        }

        return dummy.next;
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建測試鏈表
        ListNode head = new ListNode(1);
        ListNode node2 = new ListNode(1);
        ListNode node3 = new ListNode(2);
        ListNode node4 = new ListNode(3);
        ListNode node5 = new ListNode(3);
        ListNode node6 = new ListNode(4);
        ListNode node7 = new ListNode(5);
        ListNode node8 = new ListNode(5);

        head.next = node2;
        node2.next = node3;
        node3.next = node4;
        node4.next = node5;
        node5.next = node6;
        node6.next = node7;
        node7.next = node8;

        RemoveDuplicatesFromSortedList solution = new RemoveDuplicatesFromSortedList();
        // 調(diào)用去重方法
        ListNode result = solution.removeDuplicates(head);

        // 打印去重后的鏈表
        System.out.println("去重后的鏈表:");
        solution.printList(result);
    }

    // 打印鏈表的方法
    public void printList(ListNode node) {
        while (node != null) {
            System.out.print(node.val + " ");
            node = node.next;
        }
        System.out.println();
    }
}

在這個優(yōu)化后的代碼中，使用了虛擬頭節(jié)點和雙指針來優(yōu)化遍歷和刪除操作。此外，還使用了緩存來避免重復(fù)比較節(jié)點值。這些優(yōu)化可以提高代碼的性能，特別是在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時。

合并有序鏈表算法

以下是兩種常見的合并有序鏈表的算法：

遞歸算法：
- 判斷兩個鏈表的當(dāng)前節(jié)點誰大誰小，將小的那個節(jié)點賦值給需要合并的鏈表；
- 移動到較小鏈表的下一個節(jié)點，依次遞歸合并。
非遞歸算法：
- 創(chuàng)建一個新的指針head，在兩個指針?biāo)付疾皇莕ull時，讓head指向data更小的那個；
- 更新node1和node2的指針，讓它們分別指向各自鏈表中的下一個節(jié)點；
- 讓head指針也向后移動，即head = head.next ，直到其中一個鏈表為空，將另一個鏈表的剩余節(jié)點合并到合并鏈表的后面。

判環(huán)算法

判環(huán)算法是一種常見的鏈表問題，用于判斷鏈表是否存在環(huán)。以下是一個基于Java的判環(huán)算法實現(xiàn)：

public boolean hasCycle(ListNode head) {
    ListNode p1 = head;  //烏龜
    ListNode p2 = head;  //兔子

    while (p2 != null && p2.next != null) {
        p1 = p1.next;
        p2 = p2.next.next;

        if (p1 == p2) {
            return true;
        }
    }

    return false;
}

該算法使用兩個指針p1和p2，分別指向鏈表的頭和尾。如果存在環(huán)，則最終p1和p2會相遇，算法返回true；否則，算法返回false。

java回溯算法、貪心算法、分治算法

好的，回溯算法、貪心算法和分治算法是常見的算法設(shè)計思想，可以用于解決不同類型的問題。以下是對這三種算法的簡單介紹：

回溯算法：回溯算法是一種通過遞歸或迭代的方式進行深度優(yōu)先搜索的算法。它從一個起始狀態(tài)開始，然后逐步嘗試不同的可能路徑，直到找到目標(biāo)狀態(tài)或達(dá)到搜索的邊界。在回溯過程中，如果遇到不滿足條件的情況，算法會回溯到上一個狀態(tài)，并嘗試其他可能的路徑。回溯算法常用于解決一些復(fù)雜的問題，如八皇后問題、圖的著色問題等。

貪心算法：貪心算法是一種在每一步都選擇當(dāng)前看起來最優(yōu)的解決方案的算法。它在解決問題時做出局部最優(yōu)選擇，希望通過一系列局部最優(yōu)選擇來達(dá)到全局最優(yōu)解。貪心算法通常在每一步都不考慮整體問題的最優(yōu)解，而是只考慮當(dāng)前步驟的最優(yōu)選擇。貪心算法常用于優(yōu)化問題，如找零問題、最小生成樹問題等。

分治算法：分治算法是一種將大問題分解為小問題，并分別解決小問題的算法。它通過遞歸的方式將問題分解成子問題，然后對子問題進行求解，最后將子問題的解合并成原始問題的解。分治算法的核心思想是將問題規(guī)模縮小，從而降低問題的復(fù)雜性。分治算法常用于排序問題（如快速排序）、矩陣乘法等。

這三種算法在不同的問題中有不同的應(yīng)用場景。回溯算法適用于解決復(fù)雜的搜索問題，貪心算法適用于優(yōu)化問題，而分治算法適用于遞歸可分解的問題。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體問題的特點選擇合適的算法。

下面是一個簡單的 Java 示例，演示了如何使用回溯算法解決八皇后問題：

public class EightQueens {
    public static void main(String[] args) {
        int n = 8;
        solveNQueens(n);
    }

    private static void solveNQueens(int n) {
        // 定義棋盤數(shù)組
        boolean[][] board = new boolean[n][n];

        // 放置第一個皇后
        placeQueen(0, 0, board);

        // 如果沒有放置成功，則回溯
        if (!isPlaceValid(0, 0, board)) {
            return;
        }

        // 遞歸放置其他皇后
        solveNQueens(n - 1);
    }

    private static void placeQueen(int row, int col, boolean[][] board) {
        // 在當(dāng)前位置放置皇后
        board[row][col] = true;

        // 檢查是否與其他皇后沖突
        for (int i = 0; i < row; i++) {
            if (board[i][col]) {
                // 沖突，回溯
                board[row][col] = false;
                return;
            }
        }

        for (int i = row - 1, j = col - 1; i >= 0 && j >= 0; i--, j--) {
            if (board[i][j]) {
                // 沖突，回溯
                board[row][col] = false;
                return;
            }
        }

        for (int i = row - 1, j = col + 1; i >= 0 && j < n; i--, j++) {
            if (board[i][j]) {
                // 沖突，回溯
                board[row][col] = false;
                return;
            }
        }
    }

    private static boolean isPlaceValid(int row, int col, boolean[][] board) {
        // 檢查同一列是否有皇后
        for (int i = 0; i < row; i++) {
            if (board[i][col]) {
                return false;
            }
        }

        // 檢查左上角到右下角的對角線是否有皇后
        for (int i = row - 1, j = col - 1; i >= 0 && j >= 0; i--, j--) {
            if (board[i][j]) {
                return false;
            }
        }

        // 檢查右上角到左下角的對角線是否有皇后
        for (int i = row - 1, j = col + 1; i >= 0 && j < n; i--, j++) {
            if (board[i][j]) {
                return false;
            }
        }

        // 如果沒有沖突，則返回 true
        return true;
    }
}

這段代碼使用了遞歸回溯的方法來解決八皇后問題。遞歸函數(shù) solveNQueens 嘗試在棋盤的每一行放置一個皇后，并通過調(diào)用 placeQueen 函數(shù)來放置皇后。如果放置成功，則繼續(xù)遞歸放置下一行的皇后。如果放置失敗，則回溯到上一行，并嘗試其他位置。

placeQueen 函數(shù)用于在指定位置放置皇后，并檢查是否與其他皇后沖突。如果沒有沖突，則返回 true；否則，返回 false，并回溯到上一個狀態(tài)。

isPlaceValid 函數(shù)用于檢查當(dāng)前位置是否可以放置皇后。它檢查同一列、主對角線和副對角線上是否有其他皇后。

通過遞歸回溯和狀態(tài)檢查，算法最終找到了所有可行的八皇后放置方案。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【算法】Java版的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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JAVA
算法

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