【数据结构】复杂度包装泛型

目录

1.时间和空间复杂度

1.1时间复杂度

1.2空间复杂度

2.包装类

2.1基本数据类型和对应的包装类

2.2装箱和拆箱

//阿里巴巴面试题

3.泛型

3.1擦除机制 

3.2泛型的上界

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1.时间和空间复杂度

1.1时间复杂度

定义：一个算法所花费的时间与其语句的执行次数成正比，算法中的基本操作的执行次数，为算法的时间复杂度。

public class Main {public static void main(String[] args) {int n = 10;int count = 0;for (int i = 0; i < n; i++) {for (int j = 0; j < n; j++) {count++; //F(n)=n^2}}for (int k = 0; k < 2*n; k++) {count++; //F(n)=2n}for (int m = 0; m < 10; m++) {count++; //F(n)=10}}
}

所以此时F(n)=n^2+2n+10， 但实际情况下只需要计算大概执行次数，即——大O渐进法:

大O渐进法：

1> 用常数1代替所有的加法常数；

2> 只保留最高阶项；

3> 如果最高阶项存在且不是1，则去除与这个项相乘的常数。

例：F(n) = 2n^2 + 5n + 100 = O(n^2)

注意：

二分查找 O(n) = log2N

递归 O(n) = 递归的次数*每次递归后执行的次数

public class Main {long factorial(int n) { //阶乘return n<2?n:factorial(n-1)*n; //O(n)=n}long fibonacci(int n) { //菲波那切数列return n<2?n:factorial(n-1)+factorial(n-2); //O(n)=2^n}
}

拓展：平均复杂度

定义：所有情况下代码执行的次数累加起来，再除以所有情况数量，即为平均复杂度。

例如下述代码，判断x在循环中出现的位置，有n+1种情况：1<=x<=n 和 n<x，

所以平均复杂度为=（(1+2+3+……+n) + n）/ n+1

 public int Function(int n, int x){int sum = 0;for (int i = 1; i <= n; ++i){if (i == x)break;sum += i;}return sum;
}

1.2空间复杂度

定义：空间复杂度是一个算法在运行时临时占用存储空间大小的量度，即计算的是变量的个数。

public class Test {//实例1：使用了常数个额外空间，空间复杂度为O(1)//冒泡排序void bubbleSort(int[] array) {for (int end = array.length; end > 0; end--) {boolean sorted = true;for (int i = 1; i < end; i++) {if (array[i - 1] > array[i]) {Swap(array, i - 1, i);sorted = false;}} if(sorted == true) {break;}}}//实例2：动态开辟了N个空间，空间复杂度为O(N)//菲波那切数列long[] fibonacci(int n) {long[] fibArray = new long[n + 1];fibArray[0] = 0;fibArray[1] = 1;for (int i = 2; i <= n ; i++) {fibArray[i] = fibArray[i - 1] + fibArray [i - 2];}return fibArray;}//实例3：递归调用了N次，开辟了N个栈帧，每个栈帧使用了常数个空间，空间复杂度为O(N)//阶乘递归long factorial(int N) {return N < 2 ? N : factorial(N-1)*N;}
}

2.包装类

2.1基本数据类型和对应的包装类

基本数据类型	包装类
byte	Byte
short	Short
int	Integer
long	Long
float	Float
double	Double
char	Character
boolean	Boolean

2.2装箱和拆箱

装箱：基本类型——>包装类型

拆箱：包装类型——>基本类型

public class Test {public static void main(String[] args) {int a = 10;Integer i = a;//自动装箱Integer ii = new Integer(a);//显示装箱Integer iii = new Integer(a);//显示装箱int m = i.intValue();//显示拆箱float ff = i.intValue();//拆成对应的类型int fff = a;//自动拆箱}
}

//阿里巴巴面试题

public class Test {public static void main(String[] args) {Integer a = 127;Integer b = 127;Integer c = 128;Integer d = 128;System.out.println(a==b);//trueSystem.out.println(c==d);//false}
}

原因：装箱时底层调用了valueOf方法，本质是一个范围在-128~127之间的数组。

3.泛型

先来看看一道编程题，编程要求：创建一个可以存放任何类型数据的数组。

解：所有类的父类默认为Object类，所以可以创建一个Object数组用来存放不同类型的元素：

class MyArray {public Object[] objects = new Object[10];//创建Object类数组public Object getPos(int pos) {//访问数组return objects[pos];}public void setVal(int pos,Object val) {//赋值数组objects[pos] = val;}
}
public class Test {public static void main(String[] args) {MyArray myArray = new MyArray();//此时可以将不同类型的元素放入数组中myArray.setVal(0,"123");myArray.setVal(1,10);//由于父类是Object类型，访问时必须强制类型转换int val = (int)myArray.getPos(1);System.out.println(val);//10}
}

我们发现上述代码有些繁琐，但用泛型来解这道题就会简单可读很多： 

定义：通俗来讲，就是适用于许多许多类型，从代码上讲，就是对类型实现了参数化（传递类型）。

意义：在编译时帮我们进行类型的检查和转换，注意在运行时没有泛型这一概念，即JVM中没有泛型。

语法：class 泛型类名称 <类型形参列表> { 代码块 }

常见类型形参列表：E - Element、K - Key、V - Value、N - Number、T - Type、S/U/V等 - 第二、第三、第四个类型。

注意：不能new泛型类型的数组。

class MyArray <T> { //T是一个占位符，表示当前类是一个泛型类public T[] objects = (T[]) new Object[10];//这种写法不是很好，改良版见下public T getPos(int pos) {return objects[pos];}public void setVal(int pos,T val) {objects[pos] = val;}
}
public class Test1 {public static void main(String[] args) {MyArray<Integer> myArray1 = new MyArray<Integer>();//指定类型为Integer myArray1.setVal(0,1);                //这里的Integer可不写myArray1.setVal(1,2);int val = myArray1.getPos(1);System.out.println(val);//2MyArray<String> myArray2 = new MyArray<String>();//指定类型为StringmyArray2.setVal(0,"hello");         //这里的String可不写myArray2.setVal(1,"world");String ret = myArray2.getPos(1);System.out.println(ret);//world}
}

3.1擦除机制 

定义：在编译过程中，将所有的T替换为Object，这种机制称为擦除机制。

编译器生成的字节码在运行期间并不包含泛型的类型信息。

class MyArray <T> {public Object[] objects =new Object[10];public T getPos(int pos) {return (T)objects[pos];//强转}public void setVal(int pos,Object val) {objects[pos] = val;}
}

3.2泛型的上界

 写一个泛型类，其中有个方法，用来求数组中的最大值：

class Alg<T extends Comparable<T>> { //擦除为一个实现了Comparable接口的类型public T findMax(T[] array) {    //即限制了T的边界(上界)，使其为Comparable的子类或Comparable本身T max = array[0];for (int i = 1; i < array.length; i++) {if(max.compareTo(array[i]) < 0) {max = array[i];}}return max;}
}
class Alg2 {public static<T extends Comparable<T>> T findMax(T[] array) { //静态泛型方法T max = array[0];for (int i = 1; i < array.length; i++) {if(max.compareTo(array[i]) < 0) {max = array[i];}}return max;}
}
public class Test {public static void main(String[] args) {Alg<Integer> alg = new Alg<>();Integer[] array = {1,9,3,7,5,4};Integer max = alg.<Integer>findMax(array);//此处Integer可不写System.out.println(max);}public static void main2(String[] args) {Integer[] array = {1,9,3,7,5,4};Integer max = Alg2.<Integer>findMax(array);//此处Integer可不写System.out.println(max);  //静态方法通过类名调用}
}

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这一点点只是开胃菜，后面还有更多有趣的知识等着我们去学习！

痛并快乐着捏 ~ ~