JAVA排序彙總-java排序算法-JAVA算法彙總

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）"); } }