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

/**
 * @author lollipop
 * @email [email protected]
 * @date 2018/11/22 0022 8:36
 */
public class SortDemo {
    private static int[] array = {-8, 9, 3, -7, 6, 0, -8, 9, -6, 0, 7, -2};
    private static Integer[] array1 = {18, 93, 43, 7, 346,
 
 0, 2458, 9, 623, 0, 72, 82};

    public static void main(String[] args) {
//        bubbleSort(array);
//        selectionSort(array);
//        insertionSort(array);

//        shellSort(array);
//        System.out.println(Arrays.toString(mergeSort(array)));

//        quickSort(array, 0, array.length - 1);
//        heapSort(array);
 

//        countSort(array);

//        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
//        Collections.addAll(list, array1);
//        System.out.println(bucketSort(list, 10));

//        radixSort(array1);
//        System.out.println(Arrays.toString(array1));

//        System.out.println(Arrays.toString(array));
 

    }

    /**
     * 交換資料中的兩個元素
     *
     * @param array 資料
     * @param i     下標1
     * @param j     下標2
     */
    public static void swap(int[] array, int i, int j) {
        if (array[i] != array[j]) {
            array[i] ^= array[j];
            array[j] ^= array[i];
            array[i] ^= array[j];
        }
    }

    /**
     * 氣泡排序
     * 穩定
     *
     * @param array 要排序的陣列
     */
    public static void bubbleSort(int[] array) {
        if (array == null || array.length < 2) {
            return;
        }
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            //將最大的數冒泡到最後面
            for (int j = 0; j < array.length - i - 1; j++) {
                if (array[j + 1] < array[j]) {
                    swap(array, j, j + 1);
                }
            }
        }
    }

    /**
     * 選擇排序
     * 不穩定
     *
     * @param array 要排序的陣列
     */
    public static void selectionSort(int[] array) {
        if (array == null || array.length < 2) {
            return;
        }
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            int minIndex = i;
            for (int j = i; j < array.length; j++) {
                minIndex = array[j] < array[minIndex] ? j : minIndex;
            }
            swap(array, i, minIndex);
        }
    }

    /**
     * 插入排序法
     * 穩定
     *
     * @param array 要排序的陣列
     */
    public static void insertionSort(int[] array) {
        if (array == null || array.length < 2) {
            return;
        }
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            int current = array[i];
            int preIndex = i - 1;
            while (preIndex >= 0 && current < array[preIndex]) {
                array[preIndex + 1] = array[preIndex];
                preIndex--;
            }
            array[preIndex + 1] = current;
        }
    }

    /**
     * 希爾排序
     *
     * @param array 要排序的陣列
     */
    public static void shellSort(int[] array) {
        if (array == null || array.length < 2) {
            return;
        }
        for (int gap = array.length >> 1; gap >= 1; gap >>= 1) {
            for (int i = gap; i < array.length; i++) {
                int current = array[i];
                int preIndex = i - gap;
                while (preIndex >= 0 && array[preIndex] > current) {
                    array[preIndex + gap] = array[preIndex];
                    preIndex -= gap;
                }
                array[preIndex + gap] = current;
            }
        }
    }

    /**
     * 歸併排序
     * 穩定
     *
     * @param array 要排序的陣列
     * @return 將array中資料排序後的陣列
     */
    public static int[] mergeSort(int[] array) {
        if (array == null || array.length < 2) {
            return array;
        }
        int mid = array.length >> 1;
        return merge(mergeSort(Arrays.copyOfRange(array, 0, mid)), mergeSort(Arrays.copyOfRange(array, mid, array.length)));
    }

    /**
     * 歸併排序的合併左右子陣列的操作
     *
     * @param left  左陣列
     * @param right 右陣列
     * @return 返回合併後的陣列
     */
    private static int[] merge(int[] left, int[] right) {
        int[] result = new int[left.length + right.length];
        for (int i = 0, l = 0, r = 0; i < result.length; i++) {
            if (l == left.length) {
                result[i] = right[r++];
            } else if (r == right.length) {
                result[i] = left[l++];
            } else {
                result[i] = left[l] < right[r] ? left[l++] : right[r++];
            }
        }
        return result;
    }

    /**
     * 快速排序
     * 不穩定
     *
     * @param array 要排序的陣列
     * @param start 起始位置
     * @param end   結束位置
     */
    public static void quickSort(int[] array, int start, int end) {
        if (array == null || array.length < 2 || start < 0 || end >= array.length || start >= end) {
            return;
        }
        int pivotalIndex = partition(array, start, end);
        quickSort(array, start, pivotalIndex - 1);
        quickSort(array, pivotalIndex + 1, end);
    }

    /**
     * 快速排序的按照基準排序操作
     *
     * @param array 要排序的陣列
     * @param start 起始位置
     * @param end   結束位置
     * @return 返回排序後基準值的下標
     */
    private static int partition(int[] array, int start, int end) {
        int pivot = array[start];
        int i = start;
        for (int j = start + 1; j <= end; j++) {
            if (array[j] < pivot) {
                swap(array, ++i, j);
            }
        }
        swap(array, start, i);
        return i;
    }

    //宣告全域性變數，用於記錄陣列array的長度；
    private static int len;

    /**
     * 堆排序
     * 不穩定
     *
     * @param array 要排序的陣列
     */
    public static void heapSort(int[] array) {
        if (array == null || (len = array.length) < 2) {
            return;
        }
        //1.構建一個最大堆
        buildMaxHeap(array);
        //2.迴圈將堆首位（最大值）與末位交換，然後在重新調整最大堆
        while (len > 0) {
            swap(array, 0, len - 1);
            len--;
            adjustHeap(array, 0);
        }
    }

    /**
     * 建立最大堆
     *
     * @param array 要排序的陣列
     */
    private static void buildMaxHeap(int[] array) {
        //從最後一個非葉子節點開始向上構造最大堆
        for (int i = (len - 1) >> 1; i >= 0; i--) {
            adjustHeap(array, i);
        }
    }

    /**
     * 調整使之成為最大堆
     *
     * @param array 要排序的陣列
     * @param i     要調整的子樹根節點
     */
    private static void adjustHeap(int[] array, int i) {
        int maxIndex = i;
        //如果有左子樹，且左子樹大於父節點，則將最大指標指向左子樹
        if (i << 1 < len && array[i << 1] > array[maxIndex])
            maxIndex = i << 1;
        //如果有右子樹，且右子樹大於父節點，則將最大指標指向右子樹
        if ((i << 1) + 1 < len && array[(i << 1) + 1] > array[maxIndex])
            maxIndex = (i << 1) + 1;
        //如果父節點不是最大值，則將父節點與最大值交換，並且遞迴調整與父節點交換的位置。
        if (maxIndex != i) {
            swap(array, maxIndex, i);
            adjustHeap(array, maxIndex);
        }
    }

    /**
     * 計數排序
     * 穩定
     *
     * @param array 要排序的陣列
     */
    public static void countSort(int[] array) {
        if (array == null || array.length < 2) {
            return;
        }
        int min = array[0], max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            max = max > array[i] ? max : array[i];
            min = min < array[i] ? min : array[i];
        }
        int[] bucket = new int[max - min + 1];
        for (int anArray : array) {
            bucket[anArray - min]++;
        }
        for (int i = 0, j = 0; j < array.length; ) {
            if (bucket[i] > 0) {
                array[j++] = i + min;
                bucket[i]--;
            } else {
                i++;
            }
        }
    }

    /**
     * 桶排序
     * 穩定
     *
     * @param array      要排序的集合
     * @param bucketSize 桶的容量
     */
    public static ArrayList<Integer> bucketSort(ArrayList<Integer> array, int bucketSize) {
        if (array == null || array.size() < 2 || bucketSize < 1) {
            return array;
        }
        int max = array.get(0), min = array.get(0);
        // 找到最大值最小值
        for (Integer anArray1 : array) {
            if (anArray1 > max)
                max = anArray1;
            if (anArray1 < min)
                min = anArray1;
        }
        int bucketCount = (max - min) / bucketSize + 1;
        ArrayList<ArrayList<Integer>> bucketArr = new ArrayList<>(bucketCount);
        ArrayList<Integer> resultArr = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < bucketCount; i++) {
            bucketArr.add(new ArrayList<>());
        }
        for (Integer anArray : array) {
            bucketArr.get((anArray - min) / bucketSize).add(anArray);
        }
        for (int i = 0; i < bucketCount; i++) {
            if (bucketCount == 1) {
                bucketSize--;
            }
            ArrayList<Integer> temp = bucketSort(bucketArr.get(i), bucketSize);
            resultArr.addAll(temp);
        }
        return resultArr;
    }

    /**
     * 基數排序
     * 穩定
     *
     * @param array 要排序的陣列
     */
    public static void radixSort(Integer[] array) {
        if (array == null || array.length < 2) {
            return;
        }
        // 1.先算出最大數的位數；
        int max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            max = Math.max(max, array[i]);
        }
        int maxDigit = 0;
        while (max != 0) {
            max /= 10;
            maxDigit++;
        }
        int mod = 10, div = 1;
        ArrayList<ArrayList<Integer>> bucketList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            bucketList.add(new ArrayList<>());
        }
        for (int i = 0; i < maxDigit; i++, mod *= 10, div *= 10) {
            for (int anArray : array) {
                int num = (anArray % mod) / div;
                bucketList.get(num).add(anArray);
            }
            int index = 0;
            for (ArrayList<Integer> aBucketList : bucketList) {
                for (Integer anABucketList : aBucketList) {
                    array[index++] = anABucketList;
                }
                aBucketList.clear();
            }
        }
    }
}