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          java 各種排序

          Posted on 2009-05-10 22:50 Gavin.lee 閱讀(170) 評論(0)  編輯  收藏 所屬分類: java SE & EE

          從網上看到各種排序,我給整理了一下,貼在這里了。

          package com.Gavin.tools.util;

          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 Sort {
           
           /**
            * 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?。ɑ蜃畲螅┑囊粋€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 Sort#qsort(int[], int, int)
            * @see Sort#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);
            }
           }

           /**
            * 快速排序的具體實現,排倒序
            *
            * @param data
            * @param low
            * @param high
            */
           private void qsort_desc(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_desc(data, low, i - 1);
             qsort_desc(data, i + 1, high);
            }
           }

           /**
            * 二分查找特定整數在整型數組中的位置(遞歸) 查找線性表必須是有序列表
            *
            * @paramdataset
            * @paramdata
            * @parambeginIndex
            * @paramendIndex
            * @returnindex
            */

           public int binarySearch(int[] dataset, int data, int beginIndex,
             int endIndex) {
            int midIndex = (beginIndex + endIndex) >>> 1; // 相當于mid = (low + high)
            // / 2,但是效率會高些
            if (data < dataset[beginIndex] || data > dataset[endIndex]
              || beginIndex > endIndex)
             return -1;
            if (data < dataset[midIndex]) {
             return binarySearch(dataset, data, beginIndex, midIndex - 1);
            } else if (data > dataset[midIndex]) {
             return binarySearch(dataset, data, midIndex + 1, endIndex);
            } else {
             return midIndex;
            }
           }

           /**
            * 二分查找特定整數在整型數組中的位置(非遞歸) 查找線性表必須是有序列表
            *
            * @paramdataset
            * @paramdata
            * @returnindex
            */
           public int binarySearch(int[] dataset, int data) {
            int beginIndex = 0;
            int endIndex = dataset.length - 1;
            int midIndex = -1;
            if (data < dataset[beginIndex] || data > dataset[endIndex]
              || beginIndex > endIndex)
             return -1;
            while (beginIndex <= endIndex) {
             midIndex = (beginIndex + endIndex) >>> 1; // 相當于midIndex =
             // (beginIndex +
             // endIndex) / 2,但是效率會高些
             if (data < dataset[midIndex]) {
              endIndex = midIndex - 1;
             } else if (data > dataset[midIndex]) {
              beginIndex = midIndex + 1;
             } else {
              return midIndex;
             }
            }
            return -1;
           }

           public static void main(String[] args) {
            Sort sortTest = new Sort();
            
            int[] array = sortTest.createArray();
            System.out.println("==========冒泡排序后(正序)==========");
            sortTest.bubbleSort(array, "asc");
            System.out.println("==========冒泡排序后(倒序)==========");
            sortTest.bubbleSort(array, "desc");
            
            array = sortTest.createArray();
            System.out.println("==========倒轉數組后==========");
            sortTest.reverse(array);
            
            array = sortTest.createArray();
            System.out.println("==========選擇排序后(正序)==========");
            sortTest.selectSort(array, "asc");
            System.out.println("==========選擇排序后(倒序)==========");
            sortTest.selectSort(array, "desc");
            
            array = sortTest.createArray();
            System.out.println("==========插入排序后(正序)==========");
            sortTest.insertSort(array, "asc");
            System.out.println("==========插入排序后(倒序)==========");
            sortTest.insertSort(array, "desc");
            
            array = sortTest.createArray();
            System.out.println("==========快速排序后(正序)==========");
            sortTest.quickSort(array, "asc");
            sortTest.printArray(array);
            System.out.println("==========快速排序后(倒序)==========");
            sortTest.quickSort(array, "desc");
            
            sortTest.printArray(array);
            System.out.println("==========數組二分查找==========");
            System.out.println("您要找的數在第" + sortTest.binarySearch(array, 74)
              + "個位子。(下標從0計算)");

           }
          }

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