JAVA排序类汇总

package com.softeem.jbs.lesson4;

 

import java.util.Random;

 

/**

 * 排序测试类

 * 

 * 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）；

 * 3.选择排序（直接选择排序、堆排序）；

 * 4.归并排序；

 * 5.基数排序。

 * 

 * 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。

 * 　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。

 * (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；

 * (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。

 * 

 */

public class SortTest {

 

       /**

        * 初始化测试数组的方法

        * @return 一个初始化好的数组

        */

       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);//生成两个随机数相减，保证生成的数中有负数

              }

              System.out.println("==========原始序列==========");

              printArray(array);

              return array;

       }

 

       /**

        * 打印数组中的元素到控制台

        * @param source

        */

       public void printArray(int[] data) {

              for (int i : data) {

                     System.out.print(i + " ");

              }

              System.out.println();

       }

 

       /**

        * 交换数组中指定的两元素的位置

        * @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----交换排序的一种

        * 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。 

        * 性能：比较次数O(n^2),n^2/2；交换次数O(n^2),n^2/4

        * 

        * @param data 要排序的数组

        * @param sortType 排序类型

        * @return

        */

       public void bubbleSort(int[] data, String sortType) {

              if (sortType.equals("asc")) { //正排序，从小排到大

                     //比较的轮数

                     for (int i = 1; i < data.length; i++) {

                            //将相邻两个数进行比较，较大的数往后冒泡

                            for (int j = 0; j < data.length - i; j++) {

                                   if (data[j] > data[j + 1]) {

                                          //交换相邻两个数

                                          swap(data, j, j + 1);

                                   }

                            }

                     }

              } else if (sortType.equals("desc")) { //倒排序，从大排到小

                     //比较的轮数

                     for (int i = 1; i < data.length; i++) {

                            //将相邻两个数进行比较，较大的数往后冒泡

                            for (int j = 0; j < data.length - i; j++) {

                                   if (data[j] < data[j + 1]) {

                                          //交换相邻两个数

                                          swap(data, j, j + 1);

                                   }

                            }

                     }

              } else {

                     System.out.println("您输入的排序类型错误！");

              }

              printArray(data);//输出冒泡排序后的数组值

       }

 

       /**

        * 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， 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

        *       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。

        *       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。

        * 

        * @param data 要排序的数组

        * @param sortType 排序类型

        * @return

        */

       public void selectSort(int[] data, String sortType) {

 

              if (sortType.equals("asc")) { //正排序，从小排到大

                     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;

 

                                   }

                            }

                            //交换在位置data.length-i和index(最大值)两个数

                            swap(data, data.length - i, index);

                     }

              } else if (sortType.equals("desc")) { //倒排序，从大排到小

                     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;

 

                                   }

                            }

                            //交换在位置data.length-i和index(最大值)两个数

                            swap(data, data.length - i, index);

                     }

              } else {

                     System.out.println("您输入的排序类型错误！");

              }

              printArray(data);//输出直接选择排序后的数组值

       }

 

       /**

        * 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

        *       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。

        *

        * @param data 要排序的数组

        * @param sortType 排序类型

        */

       public void insertSort(int[] data, String sortType) {

              if (sortType.equals("asc")) { //正排序，从小排到大

                     //比较的轮数

                     for (int i = 1; i < data.length; i++) {

                            //保证前i+1个数排好序

                            for (int j = 0; j < i; j++) {

                                   if (data[j] > data[i]) {

                                          //交换在位置j和i两个数

                                          swap(data, i, j);

                                   }

                            }

                     }

              } else if (sortType.equals("desc")) { //倒排序，从大排到小

                     //比较的轮数

                     for (int i = 1; i < data.length; i++) {

                            //保证前i+1个数排好序

                            for (int j = 0; j < i; j++) {

                                   if (data[j] < data[i]) {

                                          //交换在位置j和i两个数

                                          swap(data, i, j);

                                   }

                            }

                     }

              } else {

                     System.out.println("您输入的排序类型错误！");

              }

              printArray(data);//输出插入排序后的数组值

       }

 

       /**

        * 反转数组的方法

        * @param data 源数组

        */

       public void reverse(int[] data) {

 

              int length = data.length;

              int temp = 0;//临时变量

 

              for (int i = 0; i < length / 2; i++) {

                     temp = data[i];

                     data[i] = data[length - 1 - i];

                     data[length - 1 - i] = temp;

              }

              printArray(data);//输出到转后数组的值

       }

 

       /**

        * 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：

        * 1. 从数列中挑出一个元素，称为 "基准"（pivot），

        * 2. 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。

        * 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。

        * 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。

        * @param data 待排序的数组

        * @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，从小排到大

                     qsort_asc(data, 0, data.length - 1);

              } else if (sortType.equals("desc")) { //倒排序，从大排到小

                     qsort_desc(data, 0, data.length - 1);

              } else {

                     System.out.println("您输入的排序类型错误！");

              }

       }

 

       /**

        * 快速排序的具体实现，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) { //这个条件用来结束递归

                     i = low;

                     j = high;

                     x = data[i];

                     while (i < j) {

                            while (i < j && data[j] > x) {

                                   j--; //从右向左找第一个小于x的数

                            }

                            if (i < j) {

                                   data[i] = data[j];

                                   i++;

                            }

                            while (i < j && data[i] < x) {

                                   i++; //从左向右找第一个大于x的数

                            }

                            if (i < j) {

                                   data[j] = data[i];

                                   j--;

                            }

                     }

                     data[i] = x;

                     qsort_asc(data, low, i - 1);

                     qsort_asc(data, i + 1, high);

              }

       }

 

       /**

        * 快速排序的具体实现，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) { //这个条件用来结束递归

                     i = low;

                     j = high;

                     x = data[i];

                     while (i < j) {

                            while (i < j && data[j] < x) {

                                   j--; //从右向左找第一个小于x的数

                            }

                            if (i < j) {

                                   data[i] = data[j];

                                   i++;

                            }

                            while (i < j && data[i] > x) {

                                   i++; //从左向右找第一个大于x的数

                            }

                            if (i < j) {

                                   data[j] = data[i];

                                   j--;

                            }

                     }

                     data[i] = x;

                     qsort_desc(data, low, i - 1);

                     qsort_desc(data, i + 1, high);

              }

       }

 

       /**

        *二分查找特定整数在整型数组中的位置(递归)

        *查找线性表必须是有序列表

        *@paramdataset

        *@paramdata

        *@parambeginIndex

        *@paramendIndex

        *@returnindex

        */

       public int binarySearch(int[] dataset, int data, int beginIndex,

                     int endIndex) {

              int midIndex = (beginIndex + endIndex) >>> 1; //相当于mid = (low + high) / 2，但是效率会高些

              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

        *@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; //相当于midIndex = (beginIndex + endIndex) / 2，但是效率会高些

                     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) {

              SortTest sortTest = new SortTest();

 

              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("==========倒转数组后==========");

              sortTest.reverse(array);

 

              array = sortTest.createArray();

 

              System.out.println("==========选择排序后(正序)==========");

              sortTest.selectSort(array, "asc");

              System.out.println("==========选择排序后(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("==========数组二分查找==========");

              System.out.println("您要找的数在第" + sortTest.binarySearch(array, 74)

                            + "个位子。（下标从0计算）");

       }

}