【转】Java数组操作工具

http://blog.csdn.net/ouyang_peng/article/details/8913690

 作者：欧阳鹏

 

 

import java.util.ArrayList;  
import java.util.Arrays;  
import java.util.List;  
import java.util.Map;  
import java.util.Random;  
import java.util.TreeMap;  
  
/** 
 * @desc 数组操作工具 
 * @author OuyangPeng 
 * @datatime 2013-5-11 10:31:02 
 *  
 */  
public class MyArrayUtils {  
  
    /** 
     * 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。 
     * (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。 
     *  
     */  
  
    /** 
     * 交换数组中两元素 
     *  
     * @since 1.1 
     * @param ints 
     *            需要进行交换操作的数组 
     * @param x 
     *            数组中的位置1 
     * @param y 
     *            数组中的位置2 
     * @return 交换后的数组 
     */  
    public static int[] swap(int[] ints, int x, int y) {  
        int temp = ints[x];  
        ints[x] = ints[y];  
        ints[y] = temp;  
        return ints;  
    }  
  
    /** 
     * 冒泡排序方法:相邻两元素进行比较 性能：比较次数O(n^2),n^2/2；交换次数O(n^2),n^2/4<br> 
     * 冒泡排序（Bubble Sort）是一种简单的排序算法。它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，<br> 
     * 如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，<br> 
     * 也就是说该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。<br> 
        　　冒泡排序算法的运作如下:<br> 
         1. 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。<br> 
         2. 对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点，最后的元素应该会是最大的数。<br> 
         3. 针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。<br> 
         4. 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。<br> 
     * @since 1.1 
     * @param source 
     *            需要进行排序操作的数组 
     * @return 排序后的数组 
     */  
    public static int[] bubbleSort(int[] source) {  
        /*for (int i = 0; i < source.length - 1; i++) { // 最多做n-1趟排序 
            for (int j = 0; j < source.length - i - 1; j++) { // 对当前无序区间score[0......length-i-1]进行排序(j的范围很关键，这个范围是在逐步缩小的) 
                if (source[j] > source[j + 1]) { // 把大的值交换到后面 
                    swap(source, j, j + 1); 
                } 
            } 
        }*/  
        for (int i = source.length - 1; i>0 ; i--) {   
            for (int j = 0; j < i; j++) {   
                if (source[j] > source[j + 1]) {   
                    swap(source, j, j + 1);  
                }  
            }  
        }  
        return source;  
    }  
  
    /** 
     * 选择排序法 方法：选择排序(Selection sort)是一种简单直观的排序算法，其平均时间复杂度为O(n2)。 
     *      它的工作原理如下。首先在未排序序列中找到最小元素，存放到排序序列的起始位置，然后， 
     *      再从剩余未排序元素中继续寻找最小元素，然后放到排序序列末尾。以此类推，直到所有元素均排序完毕。 
     * 性能：选择排序的交换操作介于0和(n-1)次之间， 选择排序的比较操作为n(n-1)/2次之间， 
     *       选择排序的赋值操作介于0和3(n-1)次之间，其平均时间复杂度为O(n2) 
     * 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。 
     *  
     * @since 1.1 
     * @param source 
     *            需要进行排序操作的数组 
     * @return 排序后的数组 
     */  
    public static int[] selectSort(int[] source) {  
        for (int i = 0; i < source.length; i++) {  
            for (int j = i + 1; j < source.length; j++) {  
                if (source[i] > source[j]) {  
                    swap(source, i, j);  
                }  
            }  
        }  
        return source;  
    }  
  
    /** 
     * 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。 
     *  
     * @since 1.1 
     * @param source 
     *            需要进行排序操作的数组 
     * @return 排序后的数组 
     */  
    public static int[] insertSort(int[] source) {  
  
        for (int i = 1; i < source.length; i++) {  
            for (int j = i; (j > 0) && (source[j] < source[j - 1]); j--) {  
                swap(source, j, j - 1);  
            }  
        }  
        return source;  
    }  
  
    /** 
     * 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。 
     *  
     * @since 1.1 
     * @param source 
     *            需要进行排序操作的数组 
     * @return 排序后的数组 
     */  
    public static int[] quickSort(int[] source) {  
        return qsort(source, 0, source.length - 1);  
    }  
  
    /** 
     * 快速排序的具体实现，排正序 
     *  
     * @since 1.1 
     * @param source 
     *            需要进行排序操作的数组 
     * @param low 
     *            开始低位 
     * @param high 
     *            结束高位 
     * @return 排序后的数组 
     */  
    private static int[] qsort(int source[], int low, int high) {  
        int i, j, x;  
        if (low < high) {  
            i = low;  
            j = high;  
            x = source[i];  
            while (i < j) {  
                while (i < j && source[j] > x) {  
                    j--;  
                }  
                if (i < j) {  
                    source[i] = source[j];  
                    i++;  
                }  
                while (i < j && source[i] < x) {  
                    i++;  
                }  
                if (i < j) {  
                    source[j] = source[i];  
                    j--;  
                }  
            }  
            source[i] = x;  
            qsort(source, low, i - 1);  
            qsort(source, i + 1, high);  
        }  
        return source;  
    }  
  
    // /////////////////////////////////////////////  
    // 排序算法结束  
    // ////////////////////////////////////////////  
    /** 
     * 二分法查找 查找线性表必须是有序列表 
     *  
     * @since 1.1 
     * @param source 
     *            需要进行查找操作的数组 
     * @return 需要查找的值在数组中的位置，若未查到则返回-1 
     */  
    public static int[] binarySearch(int[] source) {  
        int i,j;  
        int low, high, mid;  
        int temp;  
        for (i = 0; i < source.length; i++) {  
            temp=source[i];  
            low=0;  
            high=i-1;  
            while (low <= high) {  
                mid = (low + high)/2;  
                if (source[mid]>temp) {  
                    high=mid-1;  
                } else {  
                    low = mid + 1;  
                }  
            }  
            for (j= i-1; j>high;j--)   
                source[j+1]=source[j];  
            source[high+1]=temp;  
        }  
        return source;  
    }  
  
    /** 
     * 反转数组 
     *  
     * @since 1.1 
     * @param source 
     *            需要进行反转操作的数组 
     * @return 反转后的数组 
     */  
    public static int[] reverse(int[] source) {  
        int length = source.length;  
        int temp = 0;  
        for (int i = 0; i < length >> 1; i++) {  
            temp = source[i];  
            source[i] = source[length - 1 - i];  
            source[length - 1 - i] = temp;  
        }  
        return source;  
    }  
  
    /** 
     * 在当前位置插入一个元素,数组中原有元素向后移动; 如果插入位置超出原数组，则抛IllegalArgumentException异常 
     *  
     * @param array 
     * @param index 
     * @param insertNumber 
     * @return 
     */  
    public static int[] insert(int[] array, int index, int insertNumber) {  
        if (array == null || array.length == 0) {  
            throw new IllegalArgumentException();  
        }  
        if (index - 1 > array.length || index <= 0) {  
            throw new IllegalArgumentException();  
        }  
        int[] dest = new int[array.length + 1];  
        System.arraycopy(array, 0, dest, 0, index - 1);  
        dest[index - 1] = insertNumber;  
        System.arraycopy(array, index - 1, dest, index, dest.length - index);  
        return dest;  
    }  
  
    /** 
     * 整形数组中特定位置删除掉一个元素,数组中原有元素向前移动; 如果插入位置超出原数组，则抛IllegalArgumentException异常 
     *  
     * @param array 
     * @param index 
     * @return 
     */  
    public static int[] remove(int[] array, int index) {  
        if (array == null || array.length == 0) {  
            throw new IllegalArgumentException();  
        }  
        if (index > array.length || index <= 0) {  
            throw new IllegalArgumentException();  
        }  
        int[] dest = new int[array.length - 1];  
        System.arraycopy(array, 0, dest, 0, index - 1);  
        System.arraycopy(array, index, dest, index - 1, array.length - index);  
        return dest;  
    }  
  
    /** 
     * 2个数组合并，形成一个新的数组 
     *  
     * @param array1 
     * @param array2 
     * @return 
     */  
    public static int[] merge(int[] array1, int[] array2) {  
        int[] dest = new int[array1.length + array2.length];  
        System.arraycopy(array1, 0, dest, 0, array1.length);  
        System.arraycopy(array2, 0, dest, array1.length, array2.length);  
        return dest;  
    }  
  
    /** 
     * 数组中有n个数据，要将它们顺序循环向后移动k位， 即前面的元素向后移动k位，后面的元素则循环向前移k位， 
     * 例如，0、1、2、3、4循环移动3位后为2、3、4、0、1。 
     *  
     * @param array 
     * @param offset 
     * @return 
     */  
    public static int[] offsetArray(int[] array, int offset) {  
        int length = array.length;  
        int moveLength = length - offset;  
        int[] temp = Arrays.copyOfRange(array, moveLength, length);  
        System.arraycopy(array, 0, array, offset, moveLength);  
        System.arraycopy(temp, 0, array, 0, offset);  
        return array;  
    }  
  
    /** 
     * 随机打乱一个数组 
     *  
     * @param list 
     * @return 
     */  
    public static List shuffle(List list) {  
        java.util.Collections.shuffle(list);  
        return list;  
    }  
  
    /** 
     * 随机打乱一个数组 
     *  
     * @param array 
     * @return 
     */  
    public int[] shuffle(int[] array) {  
        Random random = new Random();  
        for (int index = array.length - 1; index >= 0; index--) {  
            // 从0到index处之间随机取一个值，跟index处的元素交换  
            exchange(array, random.nextInt(index + 1), index);  
        }  
        return array;  
    }  
  
    // 交换位置  
    private void exchange(int[] array, int p1, int p2) {  
        int temp = array[p1];  
        array[p1] = array[p2];  
        array[p2] = temp;  
    }  
  
    /** 
     * 对两个有序数组进行合并,并将重复的数字将其去掉 
     *  
     * @param a 
     *            ：已排好序的数组a 
     * @param b 
     *            ：已排好序的数组b 
     * @return 合并后的排序数组 
     */  
    private static List<Integer> mergeByList(int[] a, int[] b) {  
        // 用于返回的新数组，长度可能不为a,b数组之和，因为可能有重复的数字需要去掉  
        List<Integer> c = new ArrayList<Integer>();  
        // a数组下标  
        int aIndex = 0;  
        // b数组下标  
        int bIndex = 0;  
        // 对a、b两数组的值进行比较，并将小的值加到c，并将该数组下标+1，  
        // 如果相等，则将其任意一个加到c，两数组下标均+1  
        // 如果下标超出该数组长度，则退出循环  
        while (true) {  
            if (aIndex > a.length - 1 || bIndex > b.length - 1) {  
                break;  
            }  
            if (a[aIndex] < b[bIndex]) {  
                c.add(a[aIndex]);  
                aIndex++;  
            } else if (a[aIndex] > b[bIndex]) {  
                c.add(b[bIndex]);  
                bIndex++;  
            } else {  
                c.add(a[aIndex]);  
                aIndex++;  
                bIndex++;  
            }  
        }  
        // 将没有超出数组下标的数组其余全部加到数组c中  
        // 如果a数组还有数字没有处理  
        if (aIndex <= a.length - 1) {  
            for (int i = aIndex; i <= a.length - 1; i++) {  
                c.add(a[i]);  
            }  
            // 如果b数组中还有数字没有处理  
        } else if (bIndex <= b.length - 1) {  
            for (int i = bIndex; i <= b.length - 1; i++) {  
                c.add(b[i]);  
            }  
        }  
        return c;  
    }  
  
    /** 
     * 对两个有序数组进行合并,并将重复的数字将其去掉 
     *  
     * @param a 
     *            :已排好序的数组a 
     * @param b 
     *            :已排好序的数组b 
     * @return合并后的排序数组,返回数组的长度=a.length + b.length,不足部分补0 
     */  
    private static int[] mergeByArray(int[] a, int[] b) {  
        int[] c = new int[a.length + b.length];  
  
        int i = 0, j = 0, k = 0;  
  
        while (i < a.length && j < b.length) {  
            if (a[i] <= b[j]) {  
                if (a[i] == b[j]) {  
                    j++;  
                } else {  
                    c[k] = a[i];  
                    i++;  
                    k++;  
                }  
            } else {  
                c[k] = b[j];  
                j++;  
                k++;  
            }  
        }  
        while (i < a.length) {  
            c[k] = a[i];  
            k++;  
            i++;  
        }  
        while (j < b.length) {  
            c[k] = b[j];  
            j++;  
            k++;  
        }  
        return c;  
    }  
  
    /** 
     * 对两个有序数组进行合并,并将重复的数字将其去掉 
     *  
     * @param a 
     *            ：可以是没有排序的数组 
     * @param b 
     *            ：可以是没有排序的数组 
     * @return合并后的排序数组 打印时可以这样： Map<Integer,Integer> map=sortByTreeMap(a,b); 
     *                 Iterator iterator = map.entrySet().iterator(); while 
     *                 (iterator.hasNext()) { Map.Entry mapentry = 
     *                 (Map.Entry)iterator.next(); 
     *                 System.out.print(mapentry.getValue()+" "); } 
     */  
    private static Map<Integer, Integer> mergeByTreeMap(int[] a, int[] b) {  
        Map<Integer, Integer> map = new TreeMap<Integer, Integer>();  
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {  
            map.put(a[i], a[i]);  
        }  
        for (int i = 0; i < b.length; i++) {  
            map.put(b[i], b[i]);  
        }  
        return map;  
    }  
  
    /** 
     * 在控制台打印数组，之间用逗号隔开,调试时用 
     *  
     * @param array 
     */  
    public static String print(int[] array) {  
        StringBuffer sb = new StringBuffer();  
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {  
            sb.append("," + array[i]);  
        }  
        System.out.println("\n"+sb.toString().substring(1));  
        return sb.toString().substring(1);  
    }  
}