Java日记2018-07-05

  1. n 个骰子的点数
    dp[i][j] 表示前 i 个骰子产生点数 j 的次数
public List<Map.Entry<Integer, Double>> dicesSum(int n) {
    final int face = 6;
    final int pointNum = face * n;
    long[][] dp = new long[n + 1][pointNum + 1];
    for (int i = 1; i <= face; i++)
        dp[1][i] = 1;

    for (int i = 2; i <= n; i++)
        for (int j = i; j <= pointNum; j++)  // 使用 i 个骰子最小点数为 i
            for (int k = 1; k <= face && k <= j; k++)
                dp[i][j] += dp[i - 1][j - k];

    final double totalNum = Math.pow(6, n);
    List<Map.Entry<Integer, Double>> ret = new ArrayList<>();
    for (int i = n; i <= pointNum; i++)
        ret.add(new AbstractMap.SimpleEntry<>(i, dp[n][i] / totalNum));
    return ret;
}
  1. 扑克牌顺子
public boolean isContinuous(int[] nums) {
    if (nums.length < 5)
        return false;
    Arrays.sort(nums);
    int cnt = 0;
    for (int num : nums)
        if (num == 0)
            cnt++;
    for (int i = cnt; i < nums.length - 1; i++) {
       //不是连续的,返回false
        if (nums[i + 1] == nums[i])
            return false;
        cnt -= nums[i + 1] - nums[i] - 1;
    }
    return cnt >= 0;
}
  1. 股票的最大利润
public class maxProfit {
    public static int max(int[] arr) {
        if(arr.length==0) return 0;
        int maxprofit=0;
        int min = arr[0];
        //循环从1开始,因为要使用最低的买入策略arr[0]
        for(int i=1;i<arr.length;i++) {
            //找到i-1次前的最小买入点,与当前的买入点
            min = Math.min(min, arr[i]);
            //找到i-1次前的最大买入,与当前的买入的比较
            maxprofit=Math.max(maxprofit, arr[i]-min);
        }
        
        return maxprofit;
    }
  1. 求 1+2+3+...+n

正常的带if的实现是这样

public static int sumSolu(int n){
        if(n<=0) return 0;
        int sum=n;
        sum+=sumSolu(n-1);
        return sum;
    }

一旦不需要if,就要利用&&的特点,第一个条件语句为 false 的情况下不会去执行第二个条件语句

public int Sum_Solution(int n) {
    int sum = n;
    boolean b = (n > 0) && ((sum += Sum_Solution(n - 1)) > 0);
    return sum;
}
  1. 不用加减乘除做加法
    a ^ b 表示没有考虑进位的情况下两数的和,(a & b) << 1 就是进位。

递归会终止的原因是 (a & b) << 1 最右边会多一个 0,那么继续递归,进位最右边的 0 会慢慢增多,最后进位会变为 0,递归终止

public int Add(int num1, int num2) {
    return num2 == 0 ? num1 : Add(num1 ^ num2, (num1 & num2) << 1);
}

ArrayList

  1. 概览

实现了 RandomAccess 接口,因此支持随机访问,这是理所当然的,因为 ArrayList 是基于数组实现的。

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
数组的默认大小为 10。

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

  1. 扩容

添加元素时使用 ensureCapacityInternal() 方法来保证容量足够,如果不够时,需要使用 grow() 方法进行扩容,新容量的大小为 oldCapacity + (oldCapacity >> 1),也就是旧容量的 1.5 倍。

扩容操作需要调用 Arrays.copyOf() 把原数组整个复制到新数组中,这个操作代价很高,因此最好在创建 ArrayList 对象时就指定大概的容量大小,减少扩容操作的次数。

public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}

private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

3 线程安全
为了获得线程安全的 ArrayList,可以使用 Collections.synchronizedList(); 得到一个线程安全的 ArrayList。

List<String> list = new ArrayList<>();
List<String> synList = Collections.synchronizedList(list);
也可以使用 concurrent 并发包下的 CopyOnWriteArrayList 类。

List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();

LinkedList

  1. 概览

基于双向链表实现,内部使用 Node 来存储链表节点信息。

private static class Node<E> {
E item;
Node<E> next;
Node<E> prev;
}
每个链表存储了 Head 和 Tail 指针:

transient Node<E> first;
transient Node<E> last;

  1. ArrayList 与 LinkedList

ArrayList 基于动态数组实现,LinkedList 基于双向链表实现;
ArrayList 支持随机访问,LinkedList 不支持;
LinkedList 在任意位置添加删除元素更快。

HashMap

  1. 存储结构

内部包含了一个 Entry 类型的数组 table。

transient Entry[] table;
其中,Entry 就是存储数据的键值对,它包含了四个字段。从 next 字段我们可以看出 Entry 是一个链表,即数组中的每个位置被当成一个桶,一个桶存放一个链表,链表中存放哈希值相同的 Entry。也就是说,HashMap 使用拉链法来解决冲突。

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
    final K key;
    V value;
    Entry<K,V> next;
    int hash;

    Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
        value = v;
        next = n;
        key = k;
        hash = h;
    }

    public final K getKey() {
        return key;
    }

    public final V getValue() {
        return value;
    }

    public final V setValue(V newValue) {
        V oldValue = value;
        value = newValue;
        return oldValue;
    }

    public final boolean equals(Object o) {
        if (!(o instanceof Map.Entry))
            return false;
        Map.Entry e = (Map.Entry)o;
        Object k1 = getKey();
        Object k2 = e.getKey();
        if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {
            Object v1 = getValue();
            Object v2 = e.getValue();
            if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))
                return true;
        }
        return false;
    }

    public final int hashCode() {
        return Objects.hashCode(getKey()) ^ Objects.hashCode(getValue());
    }

    public final String toString() {
        return getKey() + "=" + getValue();
    }

    /**
     * This method is invoked whenever the value in an entry is
     * overwritten by an invocation of put(k,v) for a key k that's already
     * in the HashMap.
     */
    void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
    }

    /**
     * This method is invoked whenever the entry is
     * removed from the table.
     */
    void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {
    }
}
  1. 拉链法的工作原理

HashMap<String, String> map = new HashMap<>();
map.put("K1", "V1");
map.put("K2", "V2");
map.put("K3", "V3");
新建一个 HashMap,默认大小为 16;
插入 <K1,V1> 键值对,先计算 K1 的 hashCode 为 115,使用除留余数法得到所在的桶下标 115%16=3。
插入 <K2,V2> 键值对,先计算 K2 的 hashCode 为 118,使用除留余数法得到所在的桶下标 118%16=6。
插入 <K3,V3> 键值对,先计算 K3 的 hashCode 为 118,使用除留余数法得到所在的桶下标 118%16=6,插在 <K2,V2> 前面。
应该注意到链表的插入是以头插法方式进行的,例如上面的 <K3,V3> 不是插在 <K2,V2> 后面,而是插入在链表头部。

查找需要分成两步进行:

计算键值对所在的桶;
在链表上顺序查找,时间复杂度显然和链表的长度成正比。


image.png
  1. put 操作
public V put(K key, V value) {
    if (table == EMPTY_TABLE) {
        inflateTable(threshold);
    }
    // 键为 null 单独处理
    if (key == null)
        return putForNullKey(value);
    int hash = hash(key);
    // 确定桶下标
    int i = indexFor(hash, table.length);
    // 先找出是否已经存在键为 key 的键值对,如果存在的话就更新这个键值对的值为 value
    for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
        Object k;
        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
            V oldValue = e.value;
            e.value = value;
            e.recordAccess(this);
            return oldValue;
        }
    }

    modCount++;
    // 插入新键值对
    addEntry(hash, key, value, i);
    return null;
}

HashMap 允许插入键为 null 的键值对。因为无法调用 null 的 hashCode(),也就无法确定该键值对的桶下标,只能通过强制指定一个桶下标来存放。HashMap 使用第 0 个桶存放键为 null 的键值对。

private V putForNullKey(V value) {
  for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
      if (e.key == null) {
          V oldValue = e.value;
          e.value = value;
          e.recordAccess(this);
          return oldValue;
      }
  }
  modCount++;
  addEntry(0, null, value, 0);
  return null;
}

使用链表的头插法,也就是新的键值对插在链表的头部,而不是链表的尾部。

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
        resize(2 * table.length);
        hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
        bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
    }

    createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
}

void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
    // 头插法,链表头部指向新的键值对
    table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
    size++;
}
Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
    value = v;
    next = n;
    key = k;
    hash = h;
}
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