package com.softeem.jbs.lesson4;
import java.util.Random;
/**
* 排序測試類
*
* 排序算法的分類如下：
* 1.插入排序（直接插入排序、折半插入排序、希爾排序）；
* 2.交換排序（冒泡泡排序、快速排序）；
* 3.選擇排序（直接選擇排序、堆排序）；
* 4.歸并排序；
* 5.基數排序。
*
* 關于排序方法的選擇：
* (1)若n較小(如n≤50)，可采用直接插入或直接選擇排序。
* 當記錄規模較小時，直接插入排序較好；否則因為直接選擇移動的記錄數少于直接插人，應選直接選擇排序為宜。
* (2)若文件初始狀態基本有序(指正序)，則應選用直接插人、冒泡或隨機的快速排序為宜；
* (3)若n較大，則應采用時間復雜度為O(nlgn)的排序方法：快速排序、堆排序或歸并排序。
*
*/
public class SortTest {
?????? /**
??????? * 初始化測試數組的方法
??????? * @return 一個初始化好的數組
??????? */
?????? public int[] createArray() {
????????????? Random random = new Random();
????????????? int[] array = new int[10];
????????????? for (int i = 0; i < 10; i++) {
???????????????????? array[i] = random.nextInt(100) - random.nextInt(100);//生成兩個隨機數相減，保證生成的數中有負數
????????????? }
????????????? System.out.println("==========原始序列==========");
????????????? printArray(array);
????????????? return array;
?????? }
?????? /**
??????? * 打印數組中的元素到控制臺
??????? * @param source
??????? */
?????? public void printArray(int[] data) {
????????????? for (int i : data) {
???????????????????? System.out.print(i + " ");
????????????? }
????????????? System.out.println();
?????? }
?????? /**
??????? * 交換數組中指定的兩元素的位置
??????? * @param data
??????? * @param x
??????? * @param y
??????? */
?????? private void swap(int[] data, int x, int y) {
????????????? int temp = data[x];
????????????? data[x] = data[y];
????????????? data[y] = temp;
?????? }
?????? /**
??????? * 冒泡排序----交換排序的一種
??????? * 方法：相鄰兩元素進行比較，如有需要則進行交換，每完成一次循環就將最大元素排在最后（如從小到大排序），下一次循環是將其他的數進行類似操作。
??????? * 性能：比較次數O(n^2),n^2/2；交換次數O(n^2),n^2/4
??????? *
??????? * @param data 要排序的數組
??????? * @param sortType 排序類型
??????? * @return
??????? */
?????? public void bubbleSort(int[] data, String sortType) {
????????????? if (sortType.equals("asc")) { //正排序，從小排到大
???????????????????? //比較的輪數
???????????????????? for (int i = 1; i < data.length; i++) {
??????????????????????????? //將相鄰兩個數進行比較，較大的數往后冒泡
??????????????????????????? for (int j = 0; j < data.length - i; j++) {
?????????????????????????????????? if (data[j] > data[j + 1]) {
????????????????????????????????????????? //交換相鄰兩個數
????????????????????????????????????????? swap(data, j, j + 1);
?????????????????????????????????? }
??????????????????????????? }
???????????????????? }
????????????? } else if (sortType.equals("desc")) { //倒排序，從大排到小
???????????????????? //比較的輪數
???????????????????? for (int i = 1; i < data.length; i++) {
??????????????????????????? //將相鄰兩個數進行比較，較大的數往后冒泡
??????????????????????????? for (int j = 0; j < data.length - i; j++) {
?????????????????????????????????? if (data[j] < data[j + 1]) {
????????????????????????????????????????? //交換相鄰兩個數
????????????????????????????????????????? swap(data, j, j + 1);
?????????????????????????????????? }
??????????????????????????? }
???????????????????? }
????????????? } else {
???????????????????? System.out.println("您輸入的排序類型錯誤！");
????????????? }
????????????? printArray(data);//輸出冒泡排序后的數組值
?????? }
?????? /**
??????? * 直接選擇排序法----選擇排序的一種
??????? * 方法：每一趟從待排序的數據元素中選出最小（或最大）的一個元素， 順序放在已排好序的數列的最后，直到全部待排序的數據元素排完。
??????? * 性能：比較次數O(n^2),n^2/2
??????? *?????? 交換次數O(n),n
??????? *?????? 交換次數比冒泡排序少多了，由于交換所需CPU時間比比較所需的CUP時間多，所以選擇排序比冒泡排序快。
??????? *?????? 但是N比較大時，比較所需的CPU時間占主要地位，所以這時的性能和冒泡排序差不太多，但毫無疑問肯定要快些。
??????? *
??????? * @param data 要排序的數組
??????? * @param sortType 排序類型
??????? * @return
??????? */
?????? public void selectSort(int[] data, String sortType) {
????????????? if (sortType.equals("asc")) { //正排序，從小排到大
???????????????????? int index;
???????????????????? for (int i = 1; i < data.length; i++) {
??????????????????????????? index = 0;
??????????????????????????? for (int j = 1; j <= data.length - i; j++) {
?????????????????????????????????? if (data[j] > data[index]) {
????????????????????????????????????????? index = j;
?????????????????????????????????? }
??????????????????????????? }
??????????????????????????? //交換在位置data.length-i和index(最大值)兩個數
??????????????????????????? swap(data, data.length - i, index);
???????????????????? }
????????????? } else if (sortType.equals("desc")) { //倒排序，從大排到小
???????????????????? int index;
???????????????????? for (int i = 1; i < data.length; i++) {
??????????????????????????? index = 0;
??????????????????????????? for (int j = 1; j <= data.length - i; j++) {
?????????????????????????????????? if (data[j] < data[index]) {
????????????????????????????????????????? index = j;
?????????????????????????????????? }
??????????????????????????? }
??????????????????????????? //交換在位置data.length-i和index(最大值)兩個數
??????????????????????????? swap(data, data.length - i, index);
???????????????????? }
????????????? } else {
???????????????????? System.out.println("您輸入的排序類型錯誤！");
????????????? }
????????????? printArray(data);//輸出直接選擇排序后的數組值
?????? }
?????? /**
??????? * 插入排序
??????? * 方法：將一個記錄插入到已排好序的有序表（有可能是空表）中,從而得到一個新的記錄數增1的有序表。
??????? * 性能：比較次數O(n^2),n^2/4
??????? *?????? 復制次數O(n),n^2/4
??????? *?????? 比較次數是前兩者的一般，而復制所需的CPU時間較交換少，所以性能上比冒泡排序提高一倍多，而比選擇排序也要快。
??????? *
??????? * @param data 要排序的數組
??????? * @param sortType 排序類型
??????? */
?????? public void insertSort(int[] data, String sortType) {
????????????? if (sortType.equals("asc")) { //正排序，從小排到大
???????????????????? //比較的輪數
???????????????????? for (int i = 1; i < data.length; i++) {
??????????????????????????? //保證前i+1個數排好序
??????????????????????????? for (int j = 0; j < i; j++) {
?????????????????????????????????? if (data[j] > data[i]) {
????????????????????????????????????????? //交換在位置j和i兩個數
????????????????????????????????????????? swap(data, i, j);
?????????????????????????????????? }
??????????????????????????? }
???????????????????? }
????????????? } else if (sortType.equals("desc")) { //倒排序，從大排到小
???????????????????? //比較的輪數
???????????????????? for (int i = 1; i < data.length; i++) {
??????????????????????????? //保證前i+1個數排好序
??????????????????????????? for (int j = 0; j < i; j++) {
?????????????????????????????????? if (data[j] < data[i]) {
????????????????????????????????????????? //交換在位置j和i兩個數
????????????????????????????????????????? swap(data, i, j);
?????????????????????????????????? }
??????????????????????????? }
???????????????????? }
????????????? } else {
???????????????????? System.out.println("您輸入的排序類型錯誤！");
????????????? }
????????????? printArray(data);//輸出插入排序后的數組值
?????? }
?????? /**
??????? * 反轉數組的方法
??????? * @param data 源數組
??????? */
?????? public void reverse(int[] data) {
????????????? int length = data.length;
????????????? int temp = 0;//臨時變量
????????????? for (int i = 0; i < length / 2; i++) {
???????????????????? temp = data[i];
???????????????????? data[i] = data[length - 1 - i];
???????????????????? data[length - 1 - i] = temp;
????????????? }
????????????? printArray(data);//輸出到轉后數組的值
?????? }
?????? /**
??????? * 快速排序
??????? * 快速排序使用分治法（Divide and conquer）策略來把一個序列（list）分為兩個子序列（sub-lists）。
??????? * 步驟為：
??????? * 1. 從數列中挑出一個元素，稱為 "基準"（pivot），
??????? * 2. 重新排序數列，所有元素比基準值小的擺放在基準前面，所有元素比基準值大的擺在基準的后面（相同的數可以到任一邊）。在這個分割之后，該基準是它的最后位置。這個稱為分割（partition）操作。
??????? * 3. 遞歸地（recursive）把小于基準值元素的子數列和大于基準值元素的子數列排序。
??????? * 遞回的最底部情形，是數列的大小是零或一，也就是永遠都已經被排序好了。雖然一直遞回下去，但是這個算法總會結束，因為在每次的迭代（iteration）中，它至少會把一個元素擺到它最后的位置去。
??????? * @param data 待排序的數組
??????? * @param low
??????? * @param high
??????? * @see SortTest#qsort(int[], int, int)
??????? * @see SortTest#qsort_desc(int[], int, int)
??????? */
?????? public void quickSort(int[] data, String sortType) {
????????????? if (sortType.equals("asc")) { //正排序，從小排到大
???????????????????? qsort_asc(data, 0, data.length - 1);
????????????? } else if (sortType.equals("desc")) { //倒排序，從大排到小
???????????????????? qsort_desc(data, 0, data.length - 1);
????????????? } else {
???????????????????? System.out.println("您輸入的排序類型錯誤！");
????????????? }
?????? }
?????? /**
??????? * 快速排序的具體實現，排正序
??????? * @param data
??????? * @param low
??????? * @param high
??????? */
?????? private void qsort_asc(int data[], int low, int high) {
????????????? int i, j, x;
????????????? if (low < high) { //這個條件用來結束遞歸
???????????????????? i = low;
???????????????????? j = high;
???????????????????? x = data[i];
???????????????????? while (i < j) {
??????????????????????????? while (i < j && data[j] > x) {
?????????????????????????????????? j--; //從右向左找第一個小于x的數
??????????????????????????? }
??????????????????????????? if (i < j) {
?????????????????????????????????? data[i] = data[j];
?????????????????????????????????? i++;
??????????????????????????? }
??????????????????????????? while (i < j && data[i] < x) {
?????????????????????????????????? i++; //從左向右找第一個大于x的數
??????????????????????????? }
??????????????????????????? if (i < j) {
?????????????????????????????????? data[j] = data[i];
?????????????????????????????????? j--;
??????????????????????????? }
???????????????????? }
???????????????????? data[i] = x;
???????????????????? qsort_asc(data, low, i - 1);
???????????????????? qsort_asc(data, i + 1, high);
????????????? }
?????? }
??