JAVA排序匯總-java排序演算法-JAVA演算法匯總

package com.softeem.jbs.lesson4;</p><p>import java.util.Random;</p><p>/**</p><p> * 排序測試類別</p><p> * </p><p> * 排序演算法的分類如下：</p><p> * 1.插入排序（直接插入排序、折半插入排序、希爾排序）；</p><p> * 2.交換排序（冒泡泡排序、快速排序）；</p><p> * 3.選擇排序（直接選擇排序、堆排序）；</p><p> * 4.歸併排序；</p><p> * 5.基數排序。</p><p> * </p><p> * 關於排序方法的選擇：</p><p> * (1)若n較小(如n≤50)，可採用直接插入或直接選擇排序。</p><p> * 　當記錄規模較小時，直接插入排序較好；否則因為直接選擇移動的記錄數少於直接插人，應選直接選擇排序為宜。</p><p> * (2)若檔案初始狀態基本有序(指正序)，則應選用直接插人、冒泡或隨機的快速排序為宜；</p><p> * (3)若n較大，則應採用時間複雜度為O(nlgn)的排序方法：快速排序、堆排序或歸併排序。</p><p> * </p><p> */</p><p>public class SortTest {</p><p> /**</p><p> * 初始化測試數組的方法</p><p> * @return 一個初始化好的數組</p><p> */</p><p> public int[] createArray() {</p><p> Random random = new Random();</p><p> int[] array = new int[10];</p><p> for (int i = 0; i < 10; i++) {</p><p> array[i] = random.nextInt(100) - random.nextInt(100);//產生兩個隨機數相減，保證產生的數中有負數</p><p> }</p><p> System.out.println("==========原始序列==========");</p><p> printArray(array);</p><p> return array;</p><p> }</p><p> /**</p><p> * 列印數組中的元素到控制台</p><p> * @param source</p><p> */</p><p> public void printArray(int[] data) {</p><p> for (int i : data) {</p><p> System.out.print(i + " ");</p><p> }</p><p> System.out.println();</p><p> }</p><p> /**</p><p> * 交換數組中指定的兩元素的位置</p><p> * @param data</p><p> * @param x</p><p> * @param y</p><p> */</p><p> private void swap(int[] data, int x, int y) {</p><p> int temp = data[x];</p><p> data[x] = data[y];</p><p> data[y] = temp;</p><p> }</p><p> /**</p><p> * 冒泡排序----交換排序的一種</p><p> * 方法：相鄰兩元素進行比較，如有需要則進行交換，每完成一次迴圈就將最大元素排在最後（如從小到大排序），下一次迴圈是將其他的數進行類似操作。 </p><p> * 效能：比較次數O(n^2),n^2/2；交換次數O(n^2),n^2/4</p><p> * </p><p> * @param data 要排序的數組</p><p> * @param sortType 排序類型</p><p> * @return</p><p> */</p><p> public void bubbleSort(int[] data, String sortType) {</p><p> if (sortType.equals("asc")) { //正排序，從小排到大</p><p> //比較的輪數</p><p> for (int i = 1; i < data.length; i++) {</p><p> //將相鄰兩個數進行比較，較大的數往後冒泡</p><p> for (int j = 0; j < data.length - i; j++) {</p><p> if (data[j] > data[j + 1]) {</p><p> //交換相鄰兩個數</p><p> swap(data, j, j + 1);</p><p> }</p><p> }</p><p> }</p><p> } else if (sortType.equals("desc")) { //倒排序，從大排到小</p><p> //比較的輪數</p><p> for (int i = 1; i < data.length; i++) {</p><p> //將相鄰兩個數進行比較，較大的數往後冒泡</p><p> for (int j = 0; j < data.length - i; j++) {</p><p> if (data[j] < data[j + 1]) {</p><p> //交換相鄰兩個數</p><p> swap(data, j, j + 1);</p><p> }</p><p> }</p><p> }</p><p> } else {</p><p> System.out.println("您輸入的排序類型錯誤！");</p><p> }</p><p> printArray(data);//輸出冒泡排序後的數組值</p><p> }</p><p> /**</p><p> * 直接選擇排序法----選擇排序的一種</p><p> * 方法：每一趟從待排序的資料元素中選出最小（或最大）的一個元素， 順序放在已排好序的數列的最後，直到全部待排序的資料元素排完。</p><p> * 效能：比較次數O(n^2),n^2/2</p><p> * 交換次數O(n),n</p><p> * 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。</p><p> * 但是N比較大時，比較所需的CPU時間佔主要地位，所以這時的效能和冒泡排序差不太多，但毫無疑問肯定要快些。</p><p> * </p><p> * @param data 要排序的數組</p><p> * @param sortType 排序類型</p><p> * @return</p><p> */</p><p> public void selectSort(int[] data, String sortType) {</p><p> if (sortType.equals("asc")) { //正排序，從小排到大</p><p> int index;</p><p> for (int i = 1; i < data.length; i++) {</p><p> index = 0;</p><p> for (int j = 1; j <= data.length - i; j++) {</p><p> if (data[j] > data[index]) {</p><p> index = j;</p><p> }</p><p> }</p><p> //交換在位置data.length-i和index(最大值)兩個數</p><p> swap(data, data.length - i, index);</p><p> }</p><p> } else if (sortType.equals("desc")) { //倒排序，從大排到小</p><p> int index;</p><p> for (int i = 1; i < data.length; i++) {</p><p> index = 0;</p><p> for (int j = 1; j <= data.length - i; j++) {</p><p> if (data[j] < data[index]) {</p><p> index = j;</p><p> }</p><p> }</p><p> //交換在位置data.length-i和index(最大值)兩個數</p><p> swap(data, data.length - i, index);</p><p> }</p><p> } else {</p><p> System.out.println("您輸入的排序類型錯誤！");</p><p> }</p><p> printArray(data);//輸出直接選擇排序後的數組值</p><p> }</p><p> /**</p><p> * 插入排序</p><p> * 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。</p><p> * 效能：比較次數O(n^2),n^2/4</p><p> * 複製次數O(n),n^2/4</p><p> * 比較次數是前兩者的一般，而複製所需的CPU時間較交換少，所以效能上比冒泡排序提高一倍多，而比選擇排序也要快。</p><p> *</p><p> * @param data 要排序的數組</p><p> * @param sortType 排序類型</p><p> */</p><p> public void insertSort(int[] data, String sortType) {</p><p> if (sortType.equals("asc")) { //正排序，從小排到大</p><p> //比較的輪數</p><p> for (int i = 1; i < data.length; i++) {</p><p> //保證前i+1個數排好序</p><p> for (int j = 0; j < i; j++) {</p><p> if (data[j] > data[i]) {</p><p> //交換在位置j和i兩個數</p><p> swap(data, i, j);</p><p> }</p><p> }</p><p> }</p><p> } else if (sortType.equals("desc")) { //倒排序，從大排到小</p><p> //比較的輪數</p><p> for (int i = 1; i < data.length; i++) {</p><p> //保證前i+1個數排好序</p><p> for (int j = 0; j < i; j++) {</p><p> if (data[j] < data[i]) {</p><p> //交換在位置j和i兩個數</p><p> swap(data, i, j);</p><p> }</p><p> }</p><p> }</p><p> } else {</p><p> System.out.println("您輸入的排序類型錯誤！");</p><p> }</p><p> printArray(data);//輸出插入排序後的數組值</p><p> }</p><p> /**</p><p> * 反轉數組的方法</p><p> * @param data 源數組</p><p> */</p><p> public void reverse(int[] data) {</p><p> int length = data.length;</p><p> int temp = 0;//臨時變數</p><p> for (int i = 0; i < length / 2; i++) {</p><p> temp = data[i];</p><p> data[i] = data[length - 1 - i];</p><p> data[length - 1 - i] = temp;</p><p> }</p><p> printArray(data);//輸出到轉後數組的值</p><p> }</p><p> /**</p><p> * 快速排序</p><p> * 快速排序使用分治法（Divide and conquer）策略來把一個序列（list）分為兩個子序列（sub-lists）。</p><p> * 步驟為：</p><p> * 1. 從數列中挑出一個元素，稱為 "基準"（pivot），</p><p> * 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。這個稱為分割（partition）操作。</p><p> * 3. 遞迴地（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。</p><p> * 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，但是這個演算法總會結束，因為在每次的迭代（iteration）中，它至少會把一個元素擺到它最後的位置去。</p><p> * @param data 待排序的數組</p><p> * @param low</p><p> * @param high</p><p> * @see SortTest#qsort(int[], int, int)</p><p> * @see SortTest#qsort_desc(int[], int, int)</p><p> */</p><p> public void quickSort(int[] data, String sortType) {</p><p> if (sortType.equals("asc")) { //正排序，從小排到大</p><p> qsort_asc(data, 0, data.length - 1);</p><p> } else if (sortType.equals("desc")) { //倒排序，從大排到小</p><p> qsort_desc(data, 0, data.length - 1);</p><p> } else {</p><p> System.out.println("您輸入的排序類型錯誤！");</p><p> }</p><p> }</p><p> /**</p><p> * 快速排序的具體實現，排正序</p><p> * @param data</p><p> * @param low</p><p> * @param high</p><p> */</p><p> private void qsort_asc(int data[], int low, int high) {</p><p> int i, j, x;</p><p> if (low < high) { //這個條件用來結束遞迴</p><p> i = low;</p><p> j = high;</p><p> x = data[i];</p><p> while (i < j) {</p><p> while (i < j && data[j] > x) {</p><p> j--; //從右向左找第一個小於x的數</p><p> }</p><p> if (i < j) {</p><p> data[i] = data[j];</p><p> i++;</p><p> }</p><p> while (i < j && data[i] < x) {</p><p> i++; //從左向右找第一個大於x的數</p><p> }</p><p> if (i < j) {</p><p> data[j] = data[i];</p><p> j--;</p><p> }</p><p> }</p><p> data[i] = x;</p><p> qsort_asc(data, low, i - 1);</p><p> qsort_asc(data, i + 1, high);</p><p> }</p><p> }</p><p> /**</p><p> * 快速排序的具體實現，排倒序</p><p> * @param data</p><p> * @param low</p><p> * @param high</p><p> */</p><p> private void qsort_desc(int data[], int low, int high) {</p><p> int i, j, x;</p><p> if (low < high) { //這個條件用來結束遞迴</p><p> i = low;</p><p> j = high;</p><p> x = data[i];</p><p> while (i < j) {</p><p> while (i < j && data[j] < x) {</p><p> j--; //從右向左找第一個小於x的數</p><p> }</p><p> if (i < j) {</p><p> data[i] = data[j];</p><p> i++;</p><p> }</p><p> while (i < j && data[i] > x) {</p><p> i++; //從左向右找第一個大於x的數</p><p> }</p><p> if (i < j) {</p><p> data[j] = data[i];</p><p> j--;</p><p> }</p><p> }</p><p> data[i] = x;</p><p> qsort_desc(data, low, i - 1);</p><p> qsort_desc(data, i + 1, high);</p><p> }</p><p> }</p><p> /**</p><p> *二分尋找特定整數在整型數組中的位置(遞迴)</p><p> *尋找線性表必須是有序列表</p><p> *@paramdataset</p><p> *@paramdata</p><p> *@parambeginIndex</p><p> *@paramendIndex</p><p> *@returnindex</p><p> */</p><p> public int binarySearch(int[] dataset, int data, int beginIndex,</p><p> int endIndex) {</p><p> int midIndex = (beginIndex + endIndex) >>> 1; //相當於mid = (low + high) / 2，但是效率會高些</p><p> if (data < dataset[beginIndex] || data > dataset[endIndex]</p><p> || beginIndex > endIndex)</p><p> return -1;</p><p> if (data < dataset[midIndex]) {</p><p> return binarySearch(dataset, data, beginIndex, midIndex - 1);</p><p> } else if (data > dataset[midIndex]) {</p><p> return binarySearch(dataset, data, midIndex + 1, endIndex);</p><p> } else {</p><p> return midIndex;</p><p> }</p><p> }</p><p> /**</p><p> *二分尋找特定整數在整型數組中的位置(非遞迴)</p><p> *尋找線性表必須是有序列表</p><p> *@paramdataset</p><p> *@paramdata</p><p> *@returnindex</p><p> */</p><p> public int binarySearch(int[] dataset, int data) {</p><p> int beginIndex = 0;</p><p> int endIndex = dataset.length - 1;</p><p> int midIndex = -1;</p><p> if (data < dataset[beginIndex] || data > dataset[endIndex]</p><p> || beginIndex > endIndex)</p><p> return -1;</p><p> while (beginIndex <= endIndex) {</p><p> midIndex = (beginIndex + endIndex) >>> 1; //相當於midIndex = (beginIndex + endIndex) / 2，但是效率會高些</p><p> if (data < dataset[midIndex]) {</p><p> endIndex = midIndex - 1;</p><p> } else if (data > dataset[midIndex]) {</p><p> beginIndex = midIndex + 1;</p><p> } else {</p><p> return midIndex;</p><p> }</p><p> }</p><p> return -1;</p><p> }</p><p> public static void main(String[] args) {</p><p> SortTest sortTest = new SortTest();</p><p> int[] array = sortTest.createArray();</p><p> System.out.println("==========冒泡排序後(正序)==========");</p><p> sortTest.bubbleSort(array, "asc");</p><p> System.out.println("==========冒泡排序後(倒序)==========");</p><p> sortTest.bubbleSort(array, "desc");</p><p> array = sortTest.createArray();</p><p> System.out.println("==========倒轉數組後==========");</p><p> sortTest.reverse(array);</p><p> array = sortTest.createArray();</p><p> System.out.println("==========選擇排序後(正序)==========");</p><p> sortTest.selectSort(array, "asc");</p><p> System.out.println("==========選擇排序後(倒序)==========");</p><p> sortTest.selectSort(array, "desc");</p><p> array = sortTest.createArray();</p><p> System.out.println("==========插入排序後(正序)==========");</p><p> sortTest.insertSort(array, "asc");</p><p> System.out.println("==========插入排序後(倒序)==========");</p><p> sortTest.insertSort(array, "desc");</p><p> array = sortTest.createArray();</p><p> System.out.println("==========快速排序後(正序)==========");</p><p> sortTest.quickSort(array, "asc");</p><p> sortTest.printArray(array);</p><p> System.out.println("==========快速排序後(倒序)==========");</p><p> sortTest.quickSort(array, "desc");</p><p> sortTest.printArray(array);</p><p> System.out.println("==========數組二分尋找==========");</p><p> System.out.println("您要找的數在第" + sortTest.binarySearch(array, 74)</p><p> + "個位子。（下標從0計算）");</p><p> }</p><p>}</p><p>