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内容概要:本文详细介绍了Java中20种核心算法,分为六大类:搜索与查找、排序、图论、动态规划与优化、字符串处理和其他关键算法。每种算法都阐述了其原理、性能特点以及应用场景。例如,二分查找用于高效检索有序数据,时间复杂度为O(log n);快速排序采用分治策略,平均时间复杂度为O(n log n),适合通用内存排序;Dijkstra算法用于非负权图的单源最短路径计算,时间复杂度为O(V²);KMP算法通过部分匹配表优化字符串匹配,时间复杂度为O(n+m);朴素贝叶斯分类基于贝叶斯定理,适用于概率分类任务。此外,还提供了排序算法的性能对比表,帮助理解不同算法的优劣和适用场景。最后,文章强调了掌握这些算法需结合实际场景理解其设计思想。; 适合人群:具备一定编程基础,尤其是Java开发者,以及对算法设计与实现感兴趣的读者。; 使用场景及目标:①帮助读者系统掌握各类算法的设计与实现要点;②提供具体应用场景下的算法选择依据;③通过性能对比表指导算法优化和选型。; 阅读建议:阅读时应结合具体应用场景理解算法原理,关注算法的时间和空间复杂度,同时参考性能对比表进行综合评估,实践时可结合实际问题进行代码实现和调试。
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以下是 Java 中 20 种核心算法的大全,按应用领域分类整理,结合性能特点与实用场景,帮
助你系统掌握算法设计与实现要点。
🔍 一、搜索与查找算法
1. 二分查找
o 原理:在有序数组中每次取中间值与目标比较,缩小一半搜索范围,时间复
杂度 O(log n)。
o 应用:高效检索有序数据(如数据库索引)。
2. BFPRT(线性查找)
o 原理:在未排序数组中快速找出第 k 大/小的元素,最坏情况时间复杂度
O(n)。
o 应用:解决 Top K 问题(如排行榜筛选)。
3. 深度优先搜索(DFS)
o 原理:沿树或图的深度遍历节点,回溯未探索路径,适用于路径探索与状态
分析。
o 应用:迷宫求解、棋盘类游戏 AI。
4. 广度优先搜索(BFS)
o 原理:按层级遍历图节点,用队列辅助实现,确保最短路径优先被发现。
o 应用:社交网络好友推荐、最短路径初步筛选。
📊 二、排序算法
5. 快速排序
o 原理:分治策略,选基准值分割数组,递归排序子序列。平均 O(n log n),
最坏 O(n²)(罕见)。
o 优化:三数取中法避免最坏情况。
6. 归并排序
o 原理:分治法典型应用,拆分子数组排序后合并,稳定且恒为 O(n log n)。
o 适用:大数据外部排序(内存不足时)。
7. 堆排序
o 原理:利用最大堆/最小堆结构,反复调整堆顶元素,时间复杂度 O(n log
n)。
o 优势:原地排序,无递归栈开销。
8. 桶排序
o 原理:将数据分到有限数量的桶中,各桶单独排序后合并。数据均匀分布时
达 O(n)。
o 场景:均匀分布的浮点数排序。
9. 基数排序
o 原理:按位数分配至桶中,逐位排序,稳定且适合整数排序,O(nk)(k 为
位数)。
o 用例:手机号、身份证号等定长字符串排序。
10. 希尔排序
o 原理:插入排序的改进版,按增量分组排序,逐步缩增量,时间复杂度
O(n^1.3)。
o 优势:中等规模数据的高效排序。
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