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。
 * 
 */ 
/**
 * @description JAVA排序汇总
 */ 
public class SortTest { 
   
    // //////==============================产生随机数==============================/////////////////// 
    /**
     * @description 生成随机数
     * @date Nov 19, 2009
     * @author HDS
     * @return int[]
     */ 
    public static  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; 
    } 
   
    /**
     * @description 打印出随机数
     * @date Nov 19, 2009
     * @author HDS
     * @param data
     */ 
    public static void printArray(int[] data) { 
        for (int i : data) { 
            System.out.print(i + " "); 
        } 
        System.out.println(); 
    } 
   
    /**
     * @description 交换相邻两个数
     * @date Nov 19, 2009
     * @author HDS
     * @param data
     * @param x
     * @param y
     */ 
    public static 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++) { // 数组有多长,轮数就有多长 
                // 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++) {// 每一轮下来会将比较的次数减少 
                    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.endsWith("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; 
    } 
   
    // /////////////////////===================================测试====================////////////////// 
    public static void main(String[] args) { 
        SortTest ST = new SortTest(); 
        int[] array = ST.createArray(); 
        System.out.println("==========冒泡排序后(正序)=========="); 
        ST.bubbleSort(array, "asc"); 
        System.out.println("==========冒泡排序后(倒序)=========="); 
        ST.bubbleSort(array, "desc"); 
   
        array = ST.createArray(); 
        System.out.println("==========选择排序后(正序)=========="); 
        ST.selectSort(array, "asc"); 
        System.out.println("==========选择排序后(倒序)=========="); 
        ST.selectSort(array, "desc"); 
           
        array = ST.createArray(); 
        System.out.println("==========插入排序后(正序)=========="); 
        ST.insertSort(array, "asc"); 
        System.out.println("==========插入排序后(倒序)=========="); 
        ST.insertSort(array, "desc"); 
   
        array = ST.createArray(); 
        System.out.println("==========快速排序后(正序)=========="); 
        ST.quickSort(array, "asc"); 
        ST.printArray(array); 
        System.out.println("==========快速排序后(倒序)=========="); 
        ST.quickSort(array, "desc"); 
        ST.printArray(array); 
        System.out.println("==========数组二分查找=========="); 
        System.out.println("您要找的数在第" + ST.binarySearch(array, 74)+ "个位子。（下标从0计算）"); 
   
    } 
   
} 

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