幾大排序算法的Java實現

更新中...

註：

1. 該類中附有隨機生成[min, max)範圍不重復整數的方法，如果各位看官對此方法有什麽更好的建議，歡迎提出交流。
2. 各個算法的思路都寫在該類的註釋中了，同時也方便各位進行本地環境驗證。
3. 目前已完成的排序算法有：冒泡排序、選擇排序、插入排序。
4. 暫時只提供這些排序算法的基本版，對算法的改進暫時不做考慮。
5. 如果想看的更直觀些，歡迎訪問一個可視化的排序網站

import static org.junit.Assert.*;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

import org.junit.Test;

public class SortTest {
    
    /**
     * 用來存儲給定範圍內所有的整數
     */
    private static List<Integer> numList = new ArrayList<>();
    
    /**
     * 返回隨機生成的[min, max)之間的整數數組
     * @param min 最小值
     * @param max 最大值(不包含）
     * @return
     */
    public static Integer[] generateRandomNum(int min, int max) {
        return generateRandomNum(min, max, (max - min));
    }
    
    /**
     * 返回隨機生成的[min, max)之間的整數數組，個數為num個
     * @param min
     * @param max
     * @param num 要生成的隨機數個數
     * @return
     */
    public static Integer[] generateRandomNum(int min, int max, int num) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        List<Integer> result = new ArrayList<>();
        for (int i = min; i < max; i++) {
            numList.add(i);
        }
        for (int i = 0; i < num; i++) {
            result.add(generateOneNum(min, max));
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("生成的隨機數組範圍是：[" + min + ", " + max + "), 個數： " + num + ", 耗時： " + (end - start) / 1000.0 + "s.\n待排序數組為： " + result);
    
        return result.toArray(new Integer[]{});
    }

    // 讀取numList中的任意元素
    private static int generateOneNum(int min, int max) {
        return (int) numList.remove((int) (Math.random() * numList.size()));
    }

    /**
     * 冒泡排序算法, 時間復雜度是O(n^2)
     * @throws Exception
     */
    @Test
    public void testBubbleSort() throws Exception {
//      Integer nums[] = { 67, 1, 69, 43, 7, 56, 34, 111, 87, 62, 89, 90, 31, 99, 100 };
        Integer[] nums = generateRandomNum(1, 100, 10);
        // 第一層for循環控制排序趟數。Reason: 1個數字->0趟排序，2個數字->1趟排序,3個數字->2趟排序
        for (int i = 0; i < nums.length - 1; i++) {
            // 第二層for循環控制本趟排序的比較過程
            for (int j = 0; j < nums.length - 1 - i; j++) {
                // 進行兩兩比較，如果後面的比前面小，則交換位置，則每進行一趟排序，最後一個數字都是該趟排序中最大的數字
                if (nums[j] > nums[j + 1]) {
                    int temp = nums[j];
                    nums[j] = nums[j + 1];
                    nums[j + 1] = temp;
                }
            }
            System.out.println("第" + (i + 1) + "趟排序結果為：" + Arrays.toString(nums));
        }
    }
    
    /**
     * 選擇排序
     * @throws Exception
     */
    @Test
    public void testSelectionSort() throws Exception {
        Integer[] nums = generateRandomNum(1, 100, 10);
        for (int i = 0; i < nums.length - 1; i++) {// 仍舊是控制排序的趟數
            int minIndex = i;
            // 該層for循環就是為了找到最小的數字並和未排序的所有數字中的首位進行交換
            for (int j = i + 1; j < nums.length; j++) {
                if (nums[j] < nums[minIndex]) {
                    minIndex = j;
                }
            }
            if (minIndex != i) {
                // 交換該趟排序中最小的數和未排序的數中首位數字
                int tmp = nums[minIndex];
                nums[minIndex] = nums[i];
                nums[i] = tmp;
            }
            System.out.println("第" + (i + 1) + "趟排序結果為： " + Arrays.toString(nums));
        }
    }

    /**
     * 插入排序: 到要插入的數，跟已經排好序的數做比對，如果該數小於之前的數，則之前的數向後移動一位，如果出現
     * 大於某個數，則在該位置插入數
     * @throws Exception
     */
    @Test
    public void testInsertSort() throws Exception {
        Integer[] nums = generateRandomNum(1, 100, 10);
        for (int i = 1; i < nums.length; i++) {// 第一層for循環解決趟數
            int j = i;
            int target = nums[i];// 獲取要插入的那個數
            // 因為當插入的數比原本已排好序列中的數大時停止比較，所以采用while
            while (j > 0 && target < nums[j - 1]) {
                nums[j] = nums[j - 1];// j位置放j-1處的值，相當於該值後移一位
                j--;
            }
            // 結束while循環時target > nums[j - 1]
            nums[j] = target;
            
            System.out.println("第" + (i + 1) + "趟排序結果為： " + Arrays.toString(nums));
        }
    }
    
    /**
     * 快速排序
     * @throws Exception
     */
    @Test
    public void testQuickSort() throws Exception {
        Integer[] nums = generateRandomNum(1, 100, 10);
    }
    /**
     * 關於位運算： 1 ^ 正奇數 = 正奇數 - 1
     * @throws Exception
     */
    @Test
    public void testName() throws Exception {
        for (int i = 0; i < 101; i++) {
             System.out.println(1 ^ (2*i + 1));
        }
    }
    
}

 

幾大排序算法的Java實現（原創）