Java-Datenstrukturen und -Algorithmen: Ein Leitfaden für Anfänger

Datenstrukturen und Algorithmen in Java bieten grundlegende Unterstützung für effiziente und skalierbare Programme: 1. Zu den häufig verwendeten Datenstrukturen gehören Arrays, verknüpfte Listen, Stapel, Warteschlangen, Bäume und Diagramme. 2. Algorithmen sind organisierte Schrittfolgen zur Lösung spezifischer Probleme, einschließlich 3. Datenstrukturen und Algorithmen können verwendet werden, um Probleme im tatsächlichen Kampf zu lösen, z. B. das Finden des Unterarrays der angegebenen Summe durch Hash-Tabelle und Präfixsummenberechnung sowie den spezifischen Prozess spiegelt sich im Code wider.

Java-Datenstrukturen und -Algorithmen: Ein Leitfaden für Anfänger

Datenstrukturen und Algorithmen sind für den Bereich der Informatik von grundlegender Bedeutung und für das Schreiben effizienter und skalierbarer Programme unerlässlich. Java bietet als Sprache eine breite Palette an Datenstrukturen, die Programmierern dabei helfen, Daten effizient zu speichern und zu organisieren. Algorithmen sind Methoden zur Verarbeitung und Manipulation dieser Daten, um spezifische Probleme zu lösen.

Datenstrukturen

Zu den gängigen Datenstrukturen in Java gehören:

• Array: Speichert eine geordnete Folge von Elementen desselben Typs.
• Verknüpfte Liste: Speichert eine Sammlung von Elementen, wobei jedes Element auf das nächste Element verweist.
• Stack: Eine Datenstruktur, die dem Last-In-First-Out-Prinzip (LIFO) folgt.
• Warteschlange: Eine Datenstruktur, die dem First-In-First-Out-Prinzip (FIFO) folgt.
• Baum: Eine hierarchische Struktur, in der jeder Knoten mehrere untergeordnete Knoten haben kann.
• Grafik: Eine Sammlung verbundener Knoten und Kanten, die zur Darstellung komplexer Beziehungen verwendet werden.

Algorithmus

Ein Algorithmus ist eine methodische Abfolge von Schritten zur Lösung eines bestimmten Problems. Zu den gängigen Algorithmen in Java gehören:

• Sortieralgorithmus: Elemente in aufsteigender oder absteigender Reihenfolge sortieren.
• Suchalgorithmus: Elemente in einer Datenstruktur finden.
• Dynamischer Programmieralgorithmus: Zerlegen Sie große Probleme in kleinere Probleme und lösen Sie sie dann einzeln.
• Backtracking-Algorithmus: Erkunden Sie systematisch alle Möglichkeiten, um die beste Lösung zu finden.
• Greedy-Algorithmus: Treffen Sie bei jedem Schritt eine lokal optimale Wahl.

Praktischer Fall

Lassen Sie uns anhand eines Beispiels sehen, wie Datenstrukturen und Algorithmen verwendet werden, um echte Probleme in Java zu lösen:

Problem: Finden Sie bei einem Array von Ganzzahlen heraus, ob es ein Subarray gibt, dessen und ist der Zielwert.

Lösung:

import java.util.HashMap;

public class SubarraySum {

    public static boolean subarraySum(int[] nums, int target) {
        // 哈希表存储前缀和和出现次数
        HashMap<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put(0, 1);

        int sum = 0;
        // 遍历数组
        for (int num : nums) {
            // 更新前缀和
            sum += num;
            // 检查是否有前缀和为 (sum - target)
            if (map.containsKey(sum - target)) {
                return true;
            }
            // 将前缀和添加到哈希表中
            map.put(sum, map.getOrDefault(sum, 0) + 1);
        }

        return false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {1, 4, 20, 3, 10, 5};
        int target = 33;

        boolean result = subarraySum(nums, target);
        System.out.println("是否存在符合要求的子数组：" + result);
    }
}

Vorgehensweise:

• Verwenden Sie eine Hash-Tabelle, um die Zuordnung von Präfixen und Vorkommen zu speichern.
• Durchlaufen Sie das Array und aktualisieren Sie die aktuelle Präfixsumme.
• Überprüfen Sie jedes Mal, wenn die Präfixsumme aktualisiert wird, ob eine Präfixsumme von (sum - target) vorhanden ist, und wenn ja, suchen Sie das passende Subarray. (sum - target)，如果有，则找到匹配的子数组。
• 将更新后的前缀和添加到哈希表中。
• 遍历数组后，如果哈希表中不包含任何与 (sum - target)
Fügen Sie die aktualisierte Präfixsumme zur Hash-Tabelle hinzu.

🎜Wenn die Hash-Tabelle nach dem Durchlaufen des Arrays keine Präfixsumme enthält, die mit (sum - target) übereinstimmt, gibt es kein passendes Unterarray. 🎜🎜

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