Java排序算法

package dgj.sample.test;   
import java.util.Random;   
    
/**  
 * @author 作者 E-mail:[e-mail]  
 * @version 创建时间：2009-9-21 下午02:47:17  
 * 类说明  
 * 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, 44)   
                            + "个位子。（下标从0计算）");   
       }   
}