[ Java面试题 ]算法篇

1、堆和栈在内存中的区别是什么？

概念：

　　栈（stack）是为执行线程留出的内存空间。当函数被调用的时候，栈顶为局部变量和一些 bookkeeping 数据预留块。当函数执行完毕，块就没有用了，可能在下次的函数调用的时候再被使用。栈通常用后进先出的方式预留空间；因此最近的保留块通常最先被释放。这么做可以使跟踪堆栈变的简单；从栈中释放块只不过是指针的偏移而已。

　　堆（heap）是为动态分配预留的内存空间。和栈不一样，从堆上分配和重新分配块没有固定模式；你可以在任何时候分配和释放它。这样使得跟踪哪部分堆已经被分配和被释放变的异常复杂；有许多定制的堆分配策略用来为不同的使用模式下调整堆的性能。

区别：

　　内存分配：

　　　　栈：由编译器自动分配和释放，存放函数的参数、局部变量、临时变量、函数返回地址等。

　　　　堆：一般人为分配和释放，对Java而言由系统释放回收，但对于C++等，必须手动释放，如果没有手动释放会引起内存泄漏。

　　系统响应：

　　　　栈：只要栈的剩余空间大于所申请的空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。

　　　　堆：在记录空闲内存地址的链表中寻找一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序。

　　大小限制：

　　　　栈：在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在 windows下，栈的大小是2M，如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。
　　　　堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。

结论：堆获得的空间比较灵活，也比较大。

　　分配效率：
　　　　栈：由系统自动分配，速度较快，无法人为控制。

　　　　堆：由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便。

　　存储内容：

　　　　栈：在栈中，第一个进栈的是主函数下一条指令的地址，然后是函数的各个参数，在大多数编译器中，参数是由右往左入栈，然后是函数中的局部变量。注意，静态变量不入栈。出栈则刚好顺序相反。

　　　　堆：一般在堆的头部用一个字节存放堆的大小，具体内容受人为控制。

2、求出1000之内的所有水仙花数

概念：水仙花数指的是一个三位整数，它的各位数字的立方和等于这个数本身.。

解法：

public class NumberOfDaffodils {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
         int hundred, ten, bits;
         System.out.println("水仙花数为：");
         for (int i = 100; i <= 999; i++)
         {
             hundred = i / 100;
             ten = i % 100 / 10;
             bits = i % 10;
             if (i == hundred * hundred * hundred + ten * ten * ten + bits * bits * bits)
             {
                 System.out.print(i + "    ");
             }
         }
    }
} 

3、比较一下几种常用的排序算法，简单的写一下你知道的几种排序算法？

比较：

1.稳定性比较

　　插入排序、冒泡排序、二叉树排序、二路归并排序及其他线形排序是稳定的

　　选择排序、希尔排序、快速排序、堆排序是不稳定的

2.时间复杂性比较

　　插入排序、冒泡排序、选择排序的时间复杂性为O(n2)

　　其它非线形排序的时间复杂性为O(nlog2n)

　　线形排序的时间复杂性为O(n);

3.辅助空间的比较

　　线形排序、二路归并排序的辅助空间为O(n)；

　　其它排序的辅助空间为O(1);

4.其它比较

　　*插入、冒泡排序的速度较慢，但参加排序的序列局部或整体有序时，这种排序能达到较快的速度，但是在这种情况下，快速排序反而慢了。

　　*当n较小时，对稳定性不作要求时宜用选择排序，对稳定性有要求时宜用插入或冒泡排序。

　　*若待排序的记录的关键字在一个明显有限范围内时,且空间允许是用桶排序。

　　*当n较大时，关键字元素比较随机，对稳定性没要求宜用快速排序。

　　*当n较大时，关键字元素可能出现本身是有序的，对稳定性有要求时，空间允许的情况下宜用归并排序。

　　*当n较大时，关键字元素可能出现本身是有序的，对稳定性没有要求时宜用堆排序。

常见的排序算法：

选择排序

public class SelectionSort {
    public void selectionSort(int[] array) {
       int temp;
       for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
              for (int j = i + 1; j <= array.length - 1; j++) {
              if (array[i] > array[j]) {
              // 注意和冒泡排序的区别，这里是i和j比较。
              temp = array[i];
              array[i] = array[j];
              array[j] = temp;
             }
        }            // 打印每趟排序结果
       for (int m = 0; m <= array.length - 1; m++) {
             System.out.print(array[m] + "\t");
       }
          System.out.println();
       }
    }
    public static void main(String[] args) {
        SelectionSort selectionSort = new SelectionSort();
        int[] array = { 5, 69, 12, 3, 56, 789, 2, 5648, 23 };
        selectionSort.selectionSort(array);
    for (int m = 0; m <= array.length - 1; m++) {
            System.out.print(array[m] + "\t");
        }
    }
}

插入排序

public class InsertSort {
    public void insertSort(int[] array, int first, int last) {
    int temp, i, j;
    for (i = first + 1; i <= last - 1; i++) {
            temp = array[i];
            j = i - 1;
        while (j >= first && array[j] > temp) {
                array[j + 1] = array[j];
                j--;
            }
            array[j + 1] = temp;            // 打印每次排序结果
            for (int m = 0; m <= array.length - 1; m++) {
                System.out.print(array[m] + "\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
     public static void main(String[] args) {
        InsertSort insertSort = new InsertSort();
            int[] array = { 5, 69, 12, 3, 56, 789, 2, 5648, 23 };
        insertSort.insertSort(array, 0, array.length);
             for (int i = 0; i <= array.length - 1; i++) {
            System.out.print(array[i] + "\t");
        }
    }
}

快速排序

public class QuickSort {
    public int partition(int[] sortArray, int low, int height) {
    int key = sortArray[low];
    while (low < height) {
        while (low < height && sortArray[height] >= key)
            height--;
            sortArray[low] = sortArray[height];
            while (low < height && sortArray[low] <= key)
                low++;
                sortArray[height] = sortArray[low];
            }
            sortArray[low] = key;        // 打印每次排序结果
        for (int i = 0; i <= sortArray.length - 1; i++) {
            System.out.print(sortArray[i] + "\t");
        }
        System.out.println();
        return low;
    }
    public void sort(int[] sortArray, int low, int height) {
        if (low < height) {
            int result = partition(sortArray, low, height);
            sort(sortArray, low, result - 1);
            sort(sortArray, result + 1, height);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        QuickSort quickSort = new QuickSort();
        int[] array = { 5, 69, 12, 3, 56, 789, 2, 5648, 23 };
        for (int i = 0; i <= array.length - 1; i++) {
            System.out.print(array[i] + "\t");
        }
        System.out.println();
        quickSort.sort(array, 0, 8);
        for (int i = 0; i <= array.length - 1; i++) {
            System.out.print(array[i] + "\t");
        }
    }
}

希尔排序

public class ShellSort {
    public void shellSort(int[] array, int n) {
        int i, j, gap;
        int temp;
        for (gap = n / 2; gap > 0; gap /= 2) {
            for (i = gap; i < n; i++) {
                for (j = i - gap; j >= 0 && array[j] > array[j + gap]; j -= gap) {
                    temp = array[j];
                    array[j] = array[j + gap];
                    array[j + gap] = temp;
                }                // 打印每趟排序结果
                for (int m = 0; m <= array.length - 1; m++) {
                    System.out.print(array[m] + "\t");
                }
                System.out.println();
            }
        }
    }
     public static void main(String[] args) {
        ShellSort shellSort = new ShellSort();
        int[] array = { 5, 69, 12, 3, 56, 789, 2, 5648, 23 };
        shellSort.shellSort(array, array.length);
        for (int m = 0; m <= array.length - 1; m++) {
            System.out.print(array[m] + "\t");
        }
    }
}