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排序算法

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  1. package sort;  
  2.   
  3. import java.util.Random;  
  4.   
  5. /** 
  6.  * 排序测试类 
  7.  *  
  8.  * 排序算法的分类如下: 1.插入排序(直接插入排序、折半插入排序、希尔排序); 2.交换排序(冒泡泡排序、快速排序); 
  9.  * 3.选择排序(直接选择排序、堆排序); 4.归并排序; 5.基数排序。 
  10.  *  
  11.  * 关于排序方法的选择: (1)若n较小(如n≤50),可采用直接插入或直接选择排序。 
  12.  * 当记录规模较小时,直接插入排序较好;否则因为直接选择移动的记录数少于直接插人,应选直接选择排序为宜。 
  13.  * (2)若文件初始状态基本有序(指正序),则应选用直接插人、冒泡或随机的快速排序为宜; 
  14.  * (3)若n较大,则应采用时间复杂度为O(nlgn)的排序方法:快速排序、堆排序或归并排序。 
  15.  *  
  16.  */  
  17. /** 
  18.  * @corporation 北京环亚 
  19.  * @author HDS 
  20.  * @date Nov 19, 2009 10:43:44 AM 
  21.  * @path sort 
  22.  * @description JAVA排序汇总 
  23.  */  
  24. public class SortTest {  
  25.   
  26.     // //////==============================产生随机数==============================///////////////////  
  27.     /** 
  28.      * @description 生成随机数 
  29.      * @date Nov 19, 2009 
  30.      * @author HDS 
  31.      * @return int[] 
  32.      */  
  33.     public int[] createArray() {  
  34.         Random random = new Random();  
  35.         int[] array = new int[10];  
  36.         for (int i = 0; i < 10; i++) {  
  37.             array[i] = random.nextInt(100) - random.nextInt(100);// 生成两个随机数相减,保证生成的数中有负数  
  38.         }  
  39.         System.out.println("==========原始序列==========");  
  40.         printArray(array);  
  41.         return array;  
  42.     }  
  43.   
  44.     /** 
  45.      * @description 打印出随机数 
  46.      * @date Nov 19, 2009 
  47.      * @author HDS 
  48.      * @param data 
  49.      */  
  50.     public void printArray(int[] data) {  
  51.         for (int i : data) {  
  52.             System.out.print(i + " ");  
  53.         }  
  54.         System.out.println();  
  55.     }  
  56.   
  57.     /** 
  58.      * @description 交换相邻两个数 
  59.      * @date Nov 19, 2009 
  60.      * @author HDS 
  61.      * @param data 
  62.      * @param x 
  63.      * @param y 
  64.      */  
  65.     public void swap(int[] data, int x, int y) {  
  66.         int temp = data[x];  
  67.         data[x] = data[y];  
  68.         data[y] = temp;  
  69.     }  
  70.   
  71.     /** 
  72.      * 冒泡排序----交换排序的一种 
  73.      * 方法:相邻两元素进行比较,如有需要则进行交换,每完成一次循环就将最大元素排在最后(如从小到大排序),下一次循环是将其他的数进行类似操作。 
  74.      * 性能:比较次数O(n^2),n^2/2;交换次数O(n^2),n^2/4 
  75.      *  
  76.      * @param data 
  77.      *            要排序的数组 
  78.      * @param sortType 
  79.      *            排序类型 
  80.      * @return 
  81.      */  
  82.     public void bubbleSort(int[] data, String sortType) {  
  83.         if (sortType.equals("asc")) { // 正排序,从小排到大  
  84.             // 比较的轮数  
  85.             for (int i = 1; i < data.length; i++) { // 数组有多长,轮数就有多长  
  86.                 // 将相邻两个数进行比较,较大的数往后冒泡  
  87.                 for (int j = 0; j < data.length - i; j++) {// 每一轮下来会将比较的次数减少  
  88.                     if (data[j] > data[j + 1]) {  
  89.                         // 交换相邻两个数  
  90.                         swap(data, j, j + 1);  
  91.                     }  
  92.                 }  
  93.             }  
  94.         } else if (sortType.equals("desc")) { // 倒排序,从大排到小  
  95.             // 比较的轮数  
  96.             for (int i = 1; i < data.length; i++) {  
  97.                 // 将相邻两个数进行比较,较大的数往后冒泡  
  98.                 for (int j = 0; j < data.length - i; j++) {  
  99.                     if (data[j] < data[j + 1]) {  
  100.                         // 交换相邻两个数  
  101.                         swap(data, j, j + 1);  
  102.                     }  
  103.                 }  
  104.             }  
  105.         } else {  
  106.             System.out.println("您输入的排序类型错误!");  
  107.         }  
  108.         printArray(data);// 输出冒泡排序后的数组值  
  109.     }  
  110.   
  111.     /** 
  112.      * 直接选择排序法----选择排序的一种 方法:每一趟从待排序的数据元素中选出最小(或最大)的一个元素, 
  113.      * 顺序放在已排好序的数列的最后,直到全部待排序的数据元素排完。 性能:比较次数O(n^2),n^2/2 交换次数O(n),n 
  114.      * 交换次数比冒泡排序少多了,由于交换所需CPU时间比比较所需的CUP时间多,所以选择排序比冒泡排序快。 
  115.      * 但是N比较大时,比较所需的CPU时间占主要地位,所以这时的性能和冒泡排序差不太多,但毫无疑问肯定要快些。 
  116.      *  
  117.      * @param data 
  118.      *            要排序的数组 
  119.      * @param sortType 
  120.      *            排序类型 
  121.      * @return 
  122.      */  
  123.     public void selectSort(int[] data, String sortType) {  
  124.         if (sortType.endsWith("asc")) {// 正排序,从小排到大  
  125.             int index;  
  126.             for (int i = 1; i < data.length; i++) {  
  127.                 index = 0;  
  128.                 for (int j = 1; j <= data.length - i; j++) {  
  129.                     if (data[j] > data[index]) {  
  130.                         index = j;  
  131.                     }  
  132.                 }  
  133.                 // 交换在位置data.length-i和index(最大值)两个数  
  134.                 swap(data, data.length - i, index);  
  135.             }  
  136.         } else if (sortType.equals("desc")) { // 倒排序,从大排到小  
  137.             int index;  
  138.             for (int i = 1; i < data.length; i++) {  
  139.                 index = 0;  
  140.                 for (int j = 1; j <= data.length - i; j++) {  
  141.                     if (data[j] < data[index]) {  
  142.                         index = j;  
  143.                     }  
  144.                 }  
  145.                 // 交换在位置data.length-i和index(最大值)两个数  
  146.                 swap(data, data.length - i, index);  
  147.             }  
  148.         } else {  
  149.             System.out.println("您输入的排序类型错误!");  
  150.         }  
  151.         printArray(data);// 输出直接选择排序后的数组值  
  152.     }  
  153.   
  154.     /** 
  155.      * 插入排序 方法:将一个记录插入到已排好序的有序表(有可能是空表)中,从而得到一个新的记录数增1的有序表。 性能:比较次数O(n^2),n^2/4 
  156.      * 复制次数O(n),n^2/4 比较次数是前两者的一般,而复制所需的CPU时间较交换少,所以性能上比冒泡排序提高一倍多,而比选择排序也要快。 
  157.      *  
  158.      * @param data 
  159.      *            要排序的数组 
  160.      * @param sortType 
  161.      *            排序类型 
  162.      */  
  163.     public void insertSort(int[] data, String sortType) {  
  164.         if (sortType.equals("asc")) { // 正排序,从小排到大  
  165.             // 比较的轮数  
  166.             for (int i = 1; i < data.length; i++) {  
  167.                 // 保证前i+1个数排好序  
  168.                 for (int j = 0; j < i; j++) {  
  169.                     if (data[j] > data[i]) {  
  170.                         // 交换在位置j和i两个数  
  171.                         swap(data, i, j);  
  172.                     }  
  173.                 }  
  174.             }  
  175.         } else if (sortType.equals("desc")) { // 倒排序,从大排到小  
  176.             // 比较的轮数  
  177.             for (int i = 1; i < data.length; i++) {  
  178.                 // 保证前i+1个数排好序  
  179.                 for (int j = 0; j < i; j++) {  
  180.                     if (data[j] < data[i]) {  
  181.                         // 交换在位置j和i两个数  
  182.                         swap(data, i, j);  
  183.                     }  
  184.                 }  
  185.             }  
  186.         } else {  
  187.             System.out.println("您输入的排序类型错误!");  
  188.         }  
  189.         printArray(data);// 输出插入排序后的数组值  
  190.     }  
  191.   
  192.     /** 
  193.      * 反转数组的方法 
  194.      *  
  195.      * @param data 
  196.      *            源数组 
  197.      */  
  198.     public void reverse(int[] data) {  
  199.         int length = data.length;  
  200.         int temp = 0;// 临时变量  
  201.         for (int i = 0; i < length / 2; i++) {  
  202.             temp = data[i];  
  203.             data[i] = data[length - 1 - i];  
  204.             data[length - 1 - i] = temp;  
  205.         }  
  206.         printArray(data);// 输出到转后数组的值  
  207.     }  
  208.   
  209.     /** 
  210.      * 快速排序 快速排序使用分治法(Divide and conquer)策略来把一个序列(list)分为两个子序列(sub-lists)。 步骤为: 
  211.      * 1. 从数列中挑出一个元素,称为 "基准"(pivot), 2. 
  212.      * 重新排序数列,所有元素比基准值小的摆放在基准前面,所有元素比基准值大的摆在基准的后面(相同的数可以到任一边)。在这个分割之后,该基准是它的最后位置。这个称为分割(partition)操作。 
  213.      * 3. 递归地(recursive)把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。 
  214.      * 递回的最底部情形,是数列的大小是零或一,也就是永远都已经被排序好了。虽然一直递回下去,但是这个算法总会结束,因为在每次的迭代(iteration)中,它至少会把一个元素摆到它最后的位置去。 
  215.      *  
  216.      * @param data 
  217.      *            待排序的数组 
  218.      * @param low 
  219.      * @param high 
  220.      * @see SortTest#qsort(int[], int, int) 
  221.      * @see SortTest#qsort_desc(int[], int, int) 
  222.      */  
  223.     public void quickSort(int[] data, String sortType) {  
  224.         if (sortType.equals("asc")) { // 正排序,从小排到大  
  225.             qsort_asc(data, 0, data.length - 1);  
  226.         } else if (sortType.equals("desc")) { // 倒排序,从大排到小  
  227.             qsort_desc(data, 0, data.length - 1);  
  228.         } else {  
  229.             System.out.println("您输入的排序类型错误!");  
  230.         }  
  231.     }  
  232.   
  233.     /** 
  234.      * 快速排序的具体实现,排正序 
  235.      *  
  236.      * @param data 
  237.      * @param low 
  238.      * @param high 
  239.      */  
  240.     private void qsort_asc(int data[], int low, int high) {  
  241.         int i, j, x;  
  242.         if (low < high) { // 这个条件用来结束递归  
  243.             i = low;  
  244.             j = high;  
  245.             x = data[i];  
  246.             while (i < j) {  
  247.                 while (i < j && data[j] > x) {  
  248.                     j--; // 从右向左找第一个小于x的数  
  249.                 }  
  250.                 if (i < j) {  
  251.                     data[i] = data[j];  
  252.                     i++;  
  253.                 }  
  254.                 while (i < j && data[i] < x) {  
  255.                     i++; // 从左向右找第一个大于x的数  
  256.                 }  
  257.                 if (i < j) {  
  258.                     data[j] = data[i];  
  259.                     j--;  
  260.                 }  
  261.             }  
  262.             data[i] = x;  
  263.             qsort_asc(data, low, i - 1);  
  264.             qsort_asc(data, i + 1, high);  
  265.         }  
  266.     }  
  267.   
  268.     /** 
  269.      * 快速排序的具体实现,排倒序 
  270.      *  
  271.      * @param data 
  272.      * @param low 
  273.      * @param high 
  274.      */  
  275.     private void qsort_desc(int data[], int low, int high) {  
  276.         int i, j, x;  
  277.         if (low < high) { // 这个条件用来结束递归  
  278.             i = low;  
  279.             j = high;  
  280.             x = data[i];  
  281.             while (i < j) {  
  282.                 while (i < j && data[j] < x) {  
  283.                     j--; // 从右向左找第一个小于x的数  
  284.                 }  
  285.                 if (i < j) {  
  286.                     data[i] = data[j];  
  287.                     i++;  
  288.                 }  
  289.                 while (i < j && data[i] > x) {  
  290.                     i++; // 从左向右找第一个大于x的数  
  291.                 }  
  292.                 if (i < j) {  
  293.                     data[j] = data[i];  
  294.                     j--;  
  295.                 }  
  296.             }  
  297.             data[i] = x;  
  298.             qsort_desc(data, low, i - 1);  
  299.             qsort_desc(data, i + 1, high);  
  300.         }  
  301.     }  
  302.   
  303.     /** 
  304.      * 二分查找特定整数在整型数组中的位置(递归) 查找线性表必须是有序列表 
  305.      *  
  306.      * @paramdataset 
  307.      * @paramdata 
  308.      * @parambeginIndex 
  309.      * @paramendIndex 
  310.      * @returnindex 
  311.      */  
  312.     public int binarySearch(int[] dataset, int data, int beginIndex,  
  313.             int endIndex) {  
  314.         int midIndex = (beginIndex + endIndex) >>> 1// 相当于mid = (low + high)  
  315.                                                         // / 2,但是效率会高些  
  316.         if (data < dataset[beginIndex] || data > dataset[endIndex]  
  317.                 || beginIndex > endIndex)  
  318.             return -1;  
  319.         if (data < dataset[midIndex]) {  
  320.             return binarySearch(dataset, data, beginIndex, midIndex - 1);  
  321.         } else if (data > dataset[midIndex]) {  
  322.             return binarySearch(dataset, data, midIndex + 1, endIndex);  
  323.         } else {  
  324.             return midIndex;  
  325.         }  
  326.     }  
  327.   
  328.     /** 
  329.      * 二分查找特定整数在整型数组中的位置(非递归) 查找线性表必须是有序列表 
  330.      *  
  331.      * @paramdataset 
  332.      * @paramdata 
  333.      * @returnindex 
  334.      */  
  335.     public int binarySearch(int[] dataset, int data) {  
  336.         int beginIndex = 0;  
  337.         int endIndex = dataset.length - 1;  
  338.         int midIndex = -1;  
  339.         if (data < dataset[beginIndex] || data > dataset[endIndex]  
  340.                 || beginIndex > endIndex)  
  341.             return -1;  
  342.         while (beginIndex <= endIndex) {  
  343.             midIndex = (beginIndex + endIndex) >>> 1// 相当于midIndex =  
  344.                                                         // (beginIndex +  
  345.                                                         // endIndex) / 2,但是效率会高些  
  346.             if (data < dataset[midIndex]) {  
  347.                 endIndex = midIndex - 1;  
  348.             } else if (data > dataset[midIndex]) {  
  349.                 beginIndex = midIndex + 1;  
  350.             } else {  
  351.                 return midIndex;  
  352.             }  
  353.         }  
  354.         return -1;  
  355.     }  
  356.   
  357.     // /////////////////////===================================测试====================//////////////////  
  358.     public static void main(String[] args) {  
  359.         SortTest ST = new SortTest();  
  360.         int[] array = ST.createArray();  
  361.         System.out.println("==========冒泡排序后(正序)==========");  
  362.         ST.bubbleSort(array, "asc");  
  363.         System.out.println("==========冒泡排序后(倒序)==========");  
  364.         ST.bubbleSort(array, "desc");  
  365.   
  366.         array = ST.createArray();  
  367.         System.out.println("==========选择排序后(正序)==========");  
  368.         ST.selectSort(array, "asc");  
  369.         System.out.println("==========选择排序后(倒序)==========");  
  370.         ST.selectSort(array, "desc");  
  371.           
  372.         array = ST.createArray();  
  373.         System.out.println("==========插入排序后(正序)==========");  
  374.         ST.insertSort(array, "asc");  
  375.         System.out.println("==========插入排序后(倒序)==========");  
  376.         ST.insertSort(array, "desc");  
  377.   
  378.         array = ST.createArray();  
  379.         System.out.println("==========快速排序后(正序)==========");  
  380.         ST.quickSort(array, "asc");  
  381.         ST.printArray(array);  
  382.         System.out.println("==========快速排序后(倒序)==========");  
  383.         ST.quickSort(array, "desc");  
  384.         ST.printArray(array);  
  385.         System.out.println("==========数组二分查找==========");  
  386.         System.out.println("您要找的数在第" + ST.binarySearch(array, 74)+ "个位子。(下标从0计算)");  
  387.   
  388.     }  
  389.   
  390. }
参考文献:http://www.blogjava.net/yaozhongping/archive/2009/11/18/302832.html

 

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