使用Java中的数组更好的最小和最大算法

Posted 2023-02-22

【中文标题】使用Java中的数组更好的最小和最大算法

【英文标题】：Better minimum and maximum algorithm using an array in Java

【发布时间】：2012-10-20 11:20:08

【问题描述】：

我试图写一个简单的 max 和 min 方法，当我写它时，我不禁觉得它不应该这么复杂......也许我错了？ 我的最大代码是这样工作的，请原谅我糟糕的伪代码：

用 10 个随机数填充一个数组。 创建一个初始化为 0 的最大变量，因为 0 是最低的最大值。 将每个元素与最大值进行比较 如果元素大于 max，则将 max 的值替换为有问题的元素

我不喜欢必须将 max 初始化为 0 的事实，我觉得可能有比这更好的方法吗？

我的最小代码的工作方式类似，除了我： 比较我的最小值低于数组元素。 如果元素较低，则替换最小值。

我真正不喜欢的是我必须将 min 初始化为最大随机数，在本例中为 50。

我的问题是： 有一个更好的方法吗？ 有没有更高效的方法来编写这段代码？

import java.util.Random;

public class Main 

public static void main(String[] args) 

    //Declare min and max
    int max=0;
    int min;
    //Array of 10 spaces
    int[] ar=new int[10];
    //fill an array with random numbers between 0 and 50

    for(int i=0;i<10;i++)
    
        ar[i]=new Random().nextInt(50);
    

    //Test max algorithm
    //loop trough elements in array
    for(int i=0;i<10;i++)
    
        //max is set to 0, there should always be a maximum of 0
        //If there isnt 0 will be the maximum

        //If element is greater then max
        //replace max with that element
        if(ar[i]>max)
        
            max=ar[i];
        
    
    System.out.println("The max is "+ max);

    //Test min
    //Initialising min to maximum Random number possible?
    min=50;
    for(int i=0;i<10;i++)
    
        if(ar[i]<min)
            min=ar[i];
        
    
    System.out.println("The min is "+min);

【问题讨论】：

您可以使用Arrays.sort(ar) 对数组进行排序，然后取第一个和最后一个元素。

您可以先将最大和最小计算分组在同一个循环中。

排序会慢一些：O(n log(n)) vs O(n) for the min/max loop。

【参考方案1】：

您始终可以获取数组的第一个元素（即numbers[0]）作为初始值并从第二个元素开始循环。

int[] numbers = new int[10];
int max, min;
...
min = max = numbers[0];
for(int i = 1; i < numbers.length; ++i) 
    min = Math.min(min, numbers[i]);
    max = Math.max(max, numbers[i]);

【讨论】：

除非数组为空。我更喜欢以min = Integer.MAX_VALUE 和max = Integer.MIN_VALUE 开头。

@PhilippReichart 如果数组为空，则该空数组的最大值为Integer.MIN_VALUE?这对我来说听起来不对；）我要么添加一个可自定义但强制的默认值，要么引发异常。

【参考方案2】：

好的，虽然其他人已经发布了答案，但我已经花时间将您的代码编辑成我认为更有用的东西。

制作静态方法。这些可以重复使用。 使用省略号 (...)，因为这样您既可以像在代码中一样调用数组参数的方法，也可以使用可变数量的参数作为 min(5,3,8,4,1)。 使用数据类型提供的最小/最大可能数字进行初始化 要检查您的代码是否有效，您必须先打印出数组中的项目，因为当您不知道其中的内容时，就无法判断结果是否正确。 将您的代码基于标准库中的现有方法，因为众所周知，这些方法已经过全面测试并且工作效率高（我知道，min/max 看起来像一个过于琐碎的示例）。 除非您真的可以证明您的代码中存在性能问题，否则我不会过多地担心性能问题。优先级应该更像是第一正确性、第二可读性/可维护性、第三性能。

其他人已经提到了大部分，但无论如何，这是代码：

import java.util.Random;

public class MinMax 

    public static int min(int... args) 
        int m = Integer.MAX_VALUE;
        for (int a : args) 
            m = Math.min(m, a);
        
        return m;
    

    public static int max(int... args) 
        int m = Integer.MIN_VALUE;
        for (int a : args) 
            m = Math.max(m, a);
        
        return m;
    

    public static void main(String[] args) 

        // fill an array with random numbers between 0 and 50
        int[] ar = new int[10];
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        
            ar[i] = new Random().nextInt(50);
            System.out.println(ar[i]);
        

        int maxValue = max(ar);
        int minValue = min(ar);

        System.out.println("The max is " + maxValue);
        System.out.println("The min is " + minValue);
    

【讨论】：

谢谢，我知道在这种情况下性能并不那么重要。这对我自己来说更重要的是构建一个更好的算法。

一句话要检查您的代码是否有效，您必须打印出项目 - 更多最好是编写简单的单元测试。

@dantuch：是的，这绝对是真的。

@Axel 我认为更好的方法是将数组的第一个数字指定为最大值或最小值，而不是惊慌地寻找该数据类型的最大值或最小值。

@AmanDeepGautam，不。他这样做的方式更惯用/更清晰。

【参考方案3】：

小贴士：

用第一个元素初始化min，并从第二个开始：

int min = ar[0];
for(int i=1;i<10;i++)

...或从：

int min = Integer.MAX_VALUE;

如果您希望您的数组可以是空的，这种方法会更好。

使用Math.min 来避免显式条件（有些人可能会说它比较慢）：

for(int i=0;i<10;i++)

   min = Math.min(min, ar[i]);

【参考方案4】：

当数字改变时，将最大值初始化为 0 和最小值为 50 将不起作用。更合适的方式是： 1.将它们初始化为数组的第一个元素。 2. 使用length 代替常量。

max = ar[0];  
    for(i=0;i<ar.length; i++)  
      
            if(ar[i]>max)  
              
                max=ar[i];  
              
    

最小值相同：

min = ar[0];
for(i=0;i<ar.length; i++)

        if(ar[i]<min)
        
            min=ar[i];
        

【参考方案5】：

public static void main(String[] args) 
     int[] myArray = 9, 7,9, -40, -10, 40;
    //int[] myArray = ;
    //int[] myArray = 4;
    System.out.println("Difference between max and min = "
            + findDifference(myArray));


// Find difference between Max and Min values for a given array
public static int findDifference(int[] arr) 

    if (arr.length == 0) 
        // Log
        System.out.println("Input Array is empty");

        return Integer.MIN_VALUE;
    

    int min = arr[0];
    int max = arr[0];

    for (int i = 1; i < arr.length; i++) 
        if (arr[i] < min)
            min = arr[i];
        else if (arr[i] > max)
            max = arr[i];
        // Just to check if logic works fine
        System.out.println("Min=" + min + " Max=" + max);
    

    return max - min;

【参考方案6】：

import java.io.*;

public class MultiDimensionalArrayIO 

public static void main(String[] args)throws IOException 
BufferedReader c= new BufferedReader (new InputStreamReader (System.in) );

System.out.print ( "Enter Number Column : " );
int column = Integer.parseInt(c.readLine());
System.out.print ( "Enter Number Row : " );
int row = Integer.parseInt(c.readLine());

int array [][] = new int [column][row];
int max = array [0][0];
int min = array [0][0];
int sum= 0;
for ( int i=0 ; i < array.length; i++)   
for (int j=0 ; j<array[i].length; j++)
    System.out.print("Enter Array Values ["+i+"]["+j+"]: " );
    array[i][j]= Integer.parseInt (c.readLine()); 

        min = Math.min(min , array[i][j]);
        max = Math.max(max , array[i][j]);
        sum += array[i][j];
    


    System.out.println("The Min Number :"+ min);
    System.out.println("The Max Number :"+ max+ " total is "+ sum);

【参考方案7】：

根据您是否希望在同一方法中使用 max 和 min 函数，您还必须考虑返回类型。

到目前为止，大多数建议都将两者分开，这意味着可以返回一个 int。但是，如果将 max 和 min 函数放入 findLargestDifference 方法中，则必须返回 long 查看，因为 int 数组中任何给定数字之间的最大差异可能是 2 个 int 的大小。您还不必在 int 数组上循环两次。

此外，我建议为角落和边缘情况编写单元测试，而不是在主方法中打印。它有助于在实现时尽早测试您的逻辑，因此通常会使代码更简洁。

参见下面的示例代码。

public class LargestDifference 

public static long find(int[] numbers) 
    if (numbers == null || numbers.length == 0) 
        throw new IllegalArgumentException("Input cannot be null or empty.");
    else 
        long currentMax = numbers[0];
        long currentMin = numbers[0];

        for (int i=0; i < numbers.length; i++) 
            if (currentMin > numbers[i]) 
                currentMin = numbers[i];
            else if (currentMax < numbers[i]) 
                currentMax = numbers[i];
            
        
        return currentMax - currentMin;