Java排序大全

轉自：http://blog.csdn.net/lenotang/archive/2008/11/29/3

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.歸併排序；

 * 5.基數排序。

 * 

 * 關於排序方法的選擇：

 * (1)若n較小(如n≤50)，可採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；否則因爲直接選擇移動的記錄數少於直接插人，應選直接選擇排序爲宜。

 * (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爲宜；

 * (3)若n較大，則應採用時間複雜度爲O(nlgn)的排序方法：快速排序、堆排序或歸併排序。

 * 

 */

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檯

        * @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後（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，較大的數往後冒泡

                            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，較大的數往後冒泡

                            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);//輸出冒泡排序後的數組值

       }



       /**

        * 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後，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，由於交換所需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時間佔主要地位，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);//輸出直接選擇排序後的數組值

       }



       /**

        * 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

        *       複製次數O(n),n^2/4

        *       比較次數是前兩者的一般，而複製所需的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);//輸出插入排序後的數組值

       }



       /**

        * 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);//輸出到轉後數組的值

       }



       /**

        * 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）分爲兩個子序列（sub-lists）。

        * 步驟爲：

        * 1. 從數列中挑出一個元素，稱爲 "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後面（相同的數可以到任一邊）。在這個分割之後，該基準是它的最後位置。這個稱爲分割（partition）操作。

        * 3. 遞歸地（recursive）把小於基準值元素的子數列和大於基準值元素的子數列排序。

        * 遞迴的最底部情形，是數列的大小是零或一，也就是永遠都已經被排序好了。雖然一直遞迴下去，但是這個算法總會結束，因爲在每次的迭代（iteration）中，它至少會把一個元素擺到它最後的位置去。

        * @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於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於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於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於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; //相當於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; //相當於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) {

              SortTest sortTest = new SortTest();



              int[] array = sortTest.createArray();



              System.out.println("==========冒泡排序後(正序)==========");

              sortTest.bubbleSort(array, "asc");

              System.out.println("==========冒泡排序後(倒序)==========");

              sortTest.bubbleSort(array, "desc");



              array = sortTest.createArray();



              System.out.println("==========倒轉數組後==========");

              sortTest.reverse(array);



              array = sortTest.createArray();



              System.out.println("==========選擇排序後(正序)==========");

              sortTest.selectSort(array, "asc");

              System.out.println("==========選擇排序後(倒序)==========");

              sortTest.selectSort(array, "desc");



              array = sortTest.createArray();



              System.out.println("==========插入排序後(正序)==========");

              sortTest.insertSort(array, "asc");

              System.out.println("==========插入排序後(倒序)==========");

              sortTest.insertSort(array, "desc");



              array = sortTest.createArray();

              System.out.println("==========快速排序後(正序)==========");

              sortTest.quickSort(array, "asc");

              sortTest.printArray(array);

              System.out.println("==========快速排序後(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）");

       }

}