java中常用的排序方法

import java.util.Random;

/**
 * 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 Sort {
 /**
  * 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) {

  Sort sortTest = new Sort();

  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, 74)

  + "个位子。（下标从0计算）");
 }
}