算法、正則、異常

此筆記參考黑馬教程，僅學習使用，如有侵權，聯系必刪

1. 常見算法

1.1 簡單認識算法

1.1.1 什么是算法？

• 解決某個實際問題的過程和方法

1.1.2 為什么要學習算法？

• 編程思維
• 面試

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1.2 排序算法

學習算法的技巧：

1. 先搞清楚算法的流程
2. 直接去推敲如何寫代碼

1.2.1 冒泡排序

• 每次從數組中找出最大值放在數組的后面去

1.2.1.1 實現冒泡排序的關鍵步驟分析

• 確定總共需要做幾輪：數組的長度 - 1
• 每輪比較幾次：

• 當前位置大于后一個位置則交換數據

代碼實現

package Advanced.b_algorithm;import java.util.Arrays;/*** 目標：掌握冒泡排序的編寫*/
public class 冒泡排序 {public static void main(String[] args) {// 1. 準備一個數組int[] arr = {5, 2, 3, 1};// 2.定義一個循環控制排幾輪for (int i = 0; i < arr.length; i++) {// 3. 定義一個循環控制比較幾輪for (int j = 0; j < arr.length - i - 1; j++) {// 判斷當前位置的元素值，是否大于后一個位置處的元素值，如果大則交換if (arr[j] > arr[j + 1]) {int temp = arr[j + 1];arr[j + 1] = arr[j];arr[j] = temp;}}}System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [1, 2, 3, 5]}
}

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1.2.2 選擇排序

• 每輪選擇當前位置，開始找出后面的較小值與該位置交換


1.2.2.1 選擇排序的關鍵

• 確定總共需要選擇幾輪：數組的長度 - 1
• 控制每輪從以前位置為基準，與后面元素選擇幾次

代碼實現

package Advanced.b_algorithm;import java.util.Arrays;/*** 目標：掌握選擇排序*/
public class 選擇排序 {public static void main(String[] args) {// 1. 準備好一個數組int[] arr = {5, 1, 3, 2};// 2. 控制選擇幾輪for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {// 3. 控制每輪選擇幾次for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {// 判斷當前位置是否大于后面位置處的元素值，若大于則交換if (arr[i] > arr[j]) {int temp = arr[i];arr[i] = arr[j];arr[j] = temp;}}}System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [1, 2, 3, 5]}
}

• 優化

package Advanced.b_algorithm;import java.util.Arrays;/*** 目標：掌握選擇排序*/
public class 選擇排序 {public static void main(String[] args) {// 1. 準備好一個數組int[] arr = {5, 1, 3, 2};// 2. 控制選擇幾輪for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {int minIndex = i;// 3. 控制每輪選擇幾次for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {// 判斷當前位置是否大于后面位置處的元素值，若大于則交換if (arr[minIndex] > arr[j]) {minIndex = j;}}// 決定是否交換if (i != minIndex) {int temp = arr[i];arr[i] = arr[minIndex];arr[minIndex] = temp;}}System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [1, 2, 3, 5]}
}

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1.3 查找算法

1.3.1 基本查找/順序查找

就是暴力一個一個循環查找

注意：在數據量特別大的時候，基本查找這種從前往后挨個找的形式，性能是很差的！

1.3.2 二分查找（折半查找）

前提條件：數組中的數據必須是有序的

核心思想：每次排除一半的數據，查詢數據的性能明顯提高極多

二分查找正常的折半條件應該是開始位置 left <= 結束位置 right

代碼實現

package Advanced.b_algorithm;import java.util.Arrays;/*** 目標：掌握二分查找*/
public class 二分查找 {public static void main(String[] args) {// 1. 準備號一個數組int[] arr = {7, 23, 79, 81, 103, 127, 131, 147};System.out.println(binarySearch(arr, 81)); // 3System.out.println(Arrays.binarySearch(arr, 81)); // 3}public static int binarySearch(int[] arr, int data) {// 1. 定義兩個變量，一個站在左邊位置，一個站在右邊位置int left = 0;int right = arr.length - 1;// 2. 定義一個循環控制折半while (left <= right) {// 3. 每次折半，都算出中間位置處的索引int middle = (left + right) / 2;// 4. 判斷當前要找的元素值，與中間位置處的元素值的大小情況if (data < arr[middle]) {// 往左走，截止位置（右邊位置） = 中間位置 - 1right = middle - 1;} else if (data > arr[middle]) {// 往右邊找，起始位置（左邊位置） = 中間位置 + 1} else {// 中間位置處的元素值，正好等于我們要找的元素值return middle;}}return -1; // -1特殊結果，就代表沒有找到數據，數組中不存在該數據}
}

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2. 正則表達式

2.1 概述、初體驗

• 就是由一些特定的字符組成，代表的是一個規則

作用一：用來校驗數據格式是否合法

作用二：在一段文本中查找滿足要求的內容

使用正則表達式校驗數據，你的代碼風格會非常的簡單、便捷

package Advanced.c_regex;/*** 目標：體驗一下使用正則表達式來校驗數據格式的合法性* 需求：校驗QQ號是否正確：要求全部是數字，長度是（6-20）之間，不能以0開頭*/
public class RegexTest1 {public static void main(String[] args) {System.out.println(checkQQ(null)); // falseSystem.out.println(checkQQ("123456789")); // trueSystem.out.println(checkQQ("21478fadf15")); // falseSystem.out.println("------------------------");System.out.println(checkQQ1(null)); // falseSystem.out.println(checkQQ1("123456789")); // trueSystem.out.println(checkQQ1("21478fadf15")); // false}public static boolean checkQQ1(String qq) {return qq != null && qq.matches("[1-9]\\d{5,19}");}public static boolean checkQQ(String qq) {// 1. 判斷qq號碼是否為nullif (qq == null || qq.startsWith("0") || qq.length() < 6 || qq.length() > 20) {return false;}// 2. qq至少不是null，不是以0開頭，滿足6-20之間的長度// 判斷qq號碼中是否都是數字for (int i = 0; i < qq.length(); i++) {// 根據索引提取當前位置處的字符char ch = qq.charAt(i);// 判斷ch記住的字符，如果不是數字，qq號就不合法if (ch < '0' || ch > '9') {return false;}}// 3. 說明qq號肯定是合法的return true;}
}

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2.2 書寫規則

String 提供了一個匹配正則表達式的方法

public boolean matches(String regex) 判斷字符串是否匹配正則表達式，匹配返回 true，不匹配返回 false

2.2.1 正則表達式的書寫規則

字符類（只能匹配單個字符）	說明
[abc]	只能是 a，b 或 c
[^abc]	除了 a，b，c 之外的任何字符
[a-zA-Z]	a 到 z，A 到 z，包括（范圍）
[a-d[m-p]]	a 到 d，或 m 到 p
[a-z&&[def]]	d，e 或 f（交集）
[a-z&&[^bc]]	a 到 z，除了 b 和 c（等同于 [ad-z]）
[a-z&&[^m-p]]	a 到 z，除了 m到 p（等同于 [a-lq-z]）

預定義字符（只能匹配單個字符）	說明
.	任何字符
\d	一個數字：[0-9]
\D	非數字：[^0-9]
\s	一個空白字符
\S	非空白字符：[^\s]
\w	[a-zA-Z_0-9]
\W	[^\w] 一個非單詞字符

數量詞	說明
X?	X，一次或0次
X*	X，零次或多次
X+	X，一次或多次
X{n}	X，正好 n 次
X{n, }	X，至少 n 次
X{n,m}	X，至少 n 但不超過 m 次

2.2.2 其他幾個常用的符號

(?i) ：忽略大小寫

| ：或

() ：分組

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2.3 應用案例

需求：

校驗用戶輸入的電話、郵箱、時間是否合法

代碼演示

package Advanced.c_regex;import java.util.Scanner;/*** 目標：校驗用戶輸入的電話、郵箱、時間是否合法*/
public class RegexTest3 {public static void main(String[] args) {checkPhone();}public static void checkPhone() {while (true) {System.out.println("請您輸入您的電話號碼（手機|座機）：");Scanner sc = new Scanner(System.in);String phone = sc.nextLine();if (phone.matches("(1[3-9]\\d{9})|(0\\d{2,7}-?[1-9]\\d{4,19})")) {System.out.println("您輸入的號碼格式正確~~~");break;} else {System.out.println("您輸入的號碼格式不正確");}}}public static void checkEmail() {while (true) {System.out.println("請您輸入您的郵箱：");Scanner sc = new Scanner(System.in);String phone = sc.nextLine();if (phone.matches("\\w{2,}@\\w{2,20}(\\.\\w{2,10}){1,2}")) {System.out.println("您輸入的郵箱格式正確~~~");break;} else {System.out.println("您輸入的郵箱格式不正確");}}}
}

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2.4 用于查找信息

在一段文本中查找滿足要求的內容

需求：

請把下面文本中的電話、郵箱、座機號碼、熱線都爬取出來

代碼實現

package Advanced.c_regex;import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;/*** 目標：掌握使用正則表達式查找內容*/
public class RegexTest4 {public static void main(String[] args) {method1();}// 需求1：從一下內容中爬取出：手機、郵箱、座機、400電話等信息public static void method1() {String data = "來黑馬程序員學習Java，\n" +"電話：1866668888，18699997777，\n" +"或者聯系郵箱：boniu@itcast.cn，\n" +"座機電話：01036517895，010-98951256\n" +"郵箱：bozai@itcast.cn，\n" +"郵箱：dlei0009@163.com，\n" +"熱線電話：400-618-9090，400-618-4000，400618400，4006189090";// 1. 定義爬取規則String regex = "(1[3-9]\\d{9})|(0\\d{2,7}-?[1-9]\\d{4,19})|(\\w{2,}@\\w{2,20}(\\.\\w{2,10}){1,2})" + "|(400-?\\d{3,7}-?\\d{3,7})";// 2. 把正則表達式封裝成一個Pattern對象Pattern pattern = Pattern.compile(regex);// 3. 通過pattern對象去獲取查找內容的匹配器對象Matcher matcher = pattern.matcher(data);// 4. 定義一個循環開始爬取信息while (matcher.find()) {String rs = matcher.group();System.out.println(rs);}}
}

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2.5 用于搜索替換、分割內容

正則表達式用于搜索替換、分割內容，需要結合 String 提供的如下方法完成：

方法名	說明
public String replaceAll(String regex, String newStr)	按照正則表達式匹配的內容進行替換
public String[] split(String regex)	按照正則表達式匹配的內容進行分割字符串，返回一個字符串數組

代碼演示

package Advanced.c_regex;import java.util.Arrays;/*** 目標：掌握使用正則表達式做搜索替換、內容分割*/
public class RegexTest5 {public static void main(String[] args) {// 1. public String replaceAll(String regex, String newStr)：按照正則表達式匹配的內容進行替換// 需求1：請把 古力娜扎ai888迪麗熱巴999aa5566馬爾扎哈fbbfsfs42425卡爾扎巴，中間的非中文字符替換成 ”-“String s1 = "古力娜扎ai888迪麗熱巴999aa5566馬爾扎哈fbbfsfs42425卡爾扎巴";System.out.println(s1.replaceAll("\\w+", "-")); // 古力娜扎-迪麗熱巴-馬爾扎哈-卡爾扎巴// 需求2（拓展）：某語言系統，收到一個口吃的人說”我我我喜歡編編編編編編程！“，需要優化成”我喜歡編程“String s2 = "我我我喜歡編編編編編編程！";/*** (.)一組，匹配任意字符的* \\1：為這個組聲明一個組號：1號* +：聲明必須是重復的字* $1：可以去到第1組代表的那個重復的字*/System.out.println(s2.replaceAll("(.)\\1+", "$1")); // 我喜歡編程！// 2. public String[] split(String regex)：按照正則表達式的內容進行分割字符串，返回一個字符串數組// 需求1：請把 古力娜扎ai888迪麗熱巴999aa5566馬爾扎哈fbbfsfs42425卡爾扎巴 中的人名獲取出來String s3 = "古力娜扎ai888迪麗熱巴999aa5566馬爾扎哈fbbfsfs42425卡爾扎巴";String[] names = s3.split("\\w+");System.out.println(Arrays.toString(names)); // [古力娜扎, 迪麗熱巴, 馬爾扎哈, 卡爾扎巴]}
}

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3. 異常

3.1 認識異常

3.1.1 什么是異常？

異常就是代表程序出現的問題

3.1.2 異常的體系

Error：代表的系統級別錯誤（屬于嚴重問題），也就是說系統一旦出現問題，sun 公司會把這些問題封裝成 Error 對象給出來，說白了，Error 是給 sun 公司自己用的，不是給我們程序員用的，因此我們開發人員不用管它

Exception：叫異常，它代表的才是我們程序員可能出現的問題，所以，我們程序員通常會用 Exception 以及它的孩子來封裝程序出現的問題

• 運行時異常：RuntimeException 及其子類，編譯階段不會出現錯誤提醒，運行時出現異常（如：數組索引越界異常）
• 編譯時異常：編譯階段就會出現錯誤提醒的（如：日期解析異常）

3.1.3 拋出異常（throws）

• 在方法上使用 throws 關鍵字，可以將方法內部出現的異常拋出去給調用者處理

方法 throws 異常1, 異常2, 異常3...{...
}

3.1.4 捕獲異常（try…catch）

• 直接捕獲程序出現的異常

try{// 監視可能出現異常的代碼！
} catch (異常類型1 變量) {// 處理異常
} catch (異常類型2 變量) {// 處理異常
}...

代碼演示

package Advanced.d_exception;import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;/*** 目標：認識異常*/
public class ExceptionTest1 {public static void main(String[] args) throws ParseException {
//        Integer.valueOf("abc");//        int[] arr = {11,22,33};
//        System.out.println(arr[5]);//        try {SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");Date d = sdf.parse("2023-11-11 10:24");System.out.println(d);
//        } catch (ParseException e) {
//            e.printStackTrace();
//        }}
}

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3.2 自定義異常

• Java 無法為這個世界上全部的問題都提供異常類來代表，如果企業自己的某種問題，想通過異常來表示，以便用異常來管理該問題，那就需要自己來定義異常類了

3.2.1 自定義異常的種類

自定義運行時異常

• 定義一個異常類繼承 RuntimeException
• 重寫構造器
• 通過 throw new 異常類(xxx) 來創建異常對象并拋出
• 編譯階段不報錯，提醒不強烈，運行時才可能出現！！！

自定義編譯時異常

• 定義一個異常類繼承 Exception
• 重寫構造器
• 通過 throw new 異常類(xxx) 來創建異常對象并拋出
• 編譯階段就報錯，提醒更加強烈！

3.2.2 異常有什么作用？

1. 異常是用來查詢系統 Bug 的關鍵參考信息
2. 異常可以作為方法內部的一種特殊返回值，以便通知上層調用者底層的執行情況

代碼演示

• AgeIllegalRuntimeException.java

package Advanced.d_exception;// 1. 必須讓這個類繼承自RuntimeException，才能成為一個運行時異常類
public class AgeIllegalRuntimeException extends RuntimeException {public AgeIllegalRuntimeException() {}public AgeIllegalRuntimeException(String message) {super(message);}
}

• AgeIllegalException.java

package Advanced.d_exception;// 1. 必須讓這個類繼承自Exception，才能成為一個編譯時異常類
public class AgeIllegalException extends Exception {public AgeIllegalException() {}public AgeIllegalException(String message) {super(message);}
}

• ExceptionTest2.java

package Advanced.d_exception;/*** 目標：掌握自定義異常，以及異常的作用*/
public class ExceptionTest2 {public static void main(String[] args) {// 需求：保存一個合法的年齡try {saveAge(160);System.out.println("底層執行成功！");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();System.out.println("底層出現了bug！");}try {saveAge2(195);System.out.println("saveAge2底層執行是成功的！");} catch (AgeIllegalException e) {e.printStackTrace();System.out.println("saveAge2底層執行是出現bug的！");}}public static void saveAge(int age) {if (age > 0 && age < 150) {System.out.println("年齡被成功保存：" + age);} else {// 用一個異常對象封裝這個問題// throw 拋出去這個異常對象throw new AgeIllegalRuntimeException("/age is illegal, your age is " + age);}}public static void saveAge2(int age) throws AgeIllegalException {if (age > 0 && age < 150) {System.out.println("年齡被成功保存：" + age);} else {// 用一個異常對象封裝這個問題// throw 拋出去這個異常對象// throws 用在方法上，拋出方法內部的異常throw new AgeIllegalException("/age is illegal, your age is " + age);}}
}

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3.3 異常的處理

3.3.1 開發中對于異常的常見處理方式

3.3.2 拋出異常（throws）

• 在方法上使用 throws 關鍵字，可以將方法內部出現的異常拋出去給調用者處理

方法 throws 異常1, 異常2, 異常3...{...
}

// 推薦方式
方法 throws Exception{
}
// Exception代表可以捕獲一切異常

3.3.3 捕獲異常（try…catch）

• 直接捕獲程序出現的異常

try{// 監視可能出現異常的代碼！
} catch (異常類型1 變量) {// 處理異常
} catch (異常類型2 變量) {// 處理異常
}...

// 推薦方式
try {// 可能出現異常的代碼！
} catch (Exception e) {e.printStackTrace(); // 直接打印異常對象的信息
}
// Exception代表可以捕獲一切異常

代碼演示

• ExceptionTest3_2.java

package Advanced.d_exception;import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;/*** 目標：異常的處理*/
public class ExceptionTest3_2 {public static void main(String[] args) {try {test1();} catch (Exception e) {System.out.println("您要找的文件不存在！");e.printStackTrace(); // 打印出這個異常對象的信息，記錄下來}}public static void test1() throws Exception {SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");Date d = sdf.parse("2023-11-11 10:24:11");System.out.println(d);test2();}public static void test2() throws Exception {// 讀取文件的FileInputStream is = new FileInputStream("D:/meinv.png");}
}

• ExceptionTest4.java

package Advanced.d_exception;import java.util.Scanner;/*** 目標：掌握異常的處理方式：捕獲異常，嘗試修復*/
public class ExceptionTest4 {public static void main(String[] args) {// 需求：調用一個方法，讓用戶輸入一個合適的價格返回為止// 嘗試修復while (true) {try {System.out.println(getMoney());break;} catch (Exception e) {System.out.println("請您輸入合法的數字！！！");}}}public static double getMoney() {Scanner scanner = new Scanner(System.in);while (true) {System.out.println("請您輸出合適的價格：");double money = scanner.nextDouble();if (money >= 0) {return money;} else {System.out.println("您輸入的價格是不合適的！");}}}
}

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