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自己编写的Java数组操作工具


[摘要]本文主要是对自己编写的Java数组操作工具的讲解,希望对大家学习自己编写的Java数组操作工具有所帮助。

  看到网上的一段关于对数组操作的代码,觉得有用,在此备用。[java]

  import java.util.ArrayList;

  import java.util.Arrays;

  import java.util.List;

  import java.util.Map;

  import java.util.Random;

  import java.util.TreeMap;

  /**

  * @desc 数组操作工具

  * @author OuyangPeng

  * @datatime 2013-5-11 10:31:02

  *

  */

  public class MyArrayUtils {

  /**

  * 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。

  * (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。

  *

  */

  /**

  * 交换数组中两元素

  *

  * @since 1.1

  * @param ints

  * 需要进行交换操作的数组

  * @param x

  * 数组中的位置1

  * @param y

  * 数组中的位置2

  * @return 交换后的数组

  */

  public static int[] swap(int[] ints, int x, int y) {

  int temp = ints[x];

  ints[x] = ints[y];

  ints[y] = temp;

  return ints;

  }

  /**

  * 冒泡排序方法:相邻两元素进行比较 性能:比较次数O(n^2),n^2/2;交换次数O(n^2),n^2/4

  * 冒泡排序(Bubble Sort)是一种简单的排序算法。它重复地走访过要排序的数列,一次比较两个元素,

  * 如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换,

  * 也就是说该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。

  冒泡排序算法的运作如下:

  1. 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换他们两个。

  2. 对每一对相邻元素作同样的工作,从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点,最后的元素应该会是最大的数。

  3. 针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个。

  4. 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤,直到没有任何一对数字需要比较。

  * @since 1.1

  * @param source

  * 需要进行排序操作的数组

  * @return 排序后的数组

  */

  public static int[] bubbleSort(int[] source) {

  /*for (int i = 0; i < source.length - 1; i++) { // 最多做n-1趟排序

  for (int j = 0; j < source.length - i - 1; j++) { // 对当前无序区间score[0......length-i-1]进行排序(j的范围很关键,这个范围是在逐步缩小的)

  if (source[j] > source[j + 1]) { // 把大的值交换到后面

  swap(source, j, j + 1);

  }

  }

  }*/

  for (int i = source.length - 1; i>0 ; i--) {

  for (int j = 0; j < i; j++) {

  if (source[j] > source[j + 1]) {

  swap(source, j, j + 1);

  }

  }

  }

  return source;

  }

  /**

  * 选择排序法 方法:选择排序(Selection sort)是一种简单直观的排序算法,其平均时间复杂度为O(n2)。

  * 它的工作原理如下。首先在未排序序列中找到最小元素,存放到排序序列的起始位置,然后,

  * 再从剩余未排序元素中继续寻找最小元素,然后放到排序序列末尾。以此类推,直到所有元素均排序完毕。

 

  * 性能:选择排序的交换操作介于0和(n-1)次之间, 选择排序的比较操作为n(n-1)/2次之间,

  * 选择排序的赋值操作介于0和3(n-1)次之间,其平均时间复杂度为O(n2)

  * 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。

  *

  * @since 1.1

  * @param source

  * 需要进行排序操作的数组

  * @return 排序后的数组

  */

  public static int[] selectSort(int[] source) {

  for (int i = 0; i < source.length; i++) {

  for (int j = i + 1; j < source.length; j++) {

  if (source[i] > source[j]) {

  swap(source, i, j);

  }

  }

  }

  return source;

  }

  /**

  * 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。

  *

  * @since 1.1

  * @param source

  * 需要进行排序操作的数组

  * @return 排序后的数组

  */

  public static int[] insertSort(int[] source) {

  for (int i = 1; i < source.length; i++) {

  for (int j = i; (j > 0) && (source[j] < source[j - 1]); j--) {

  swap(source, j, j - 1);

  }

  }

  return source;

  }

  /**

  * 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。

  *

  * @since 1.1

  * @param source

  * 需要进行排序操作的数组

  * @return 排序后的数组

  */

  public static int[] quickSort(int[] source) {

  return qsort(source, 0, source.length - 1);

  }

  /**

  * 快速排序的具体实现,排正序

  *

  * @since 1.1

  * @param source

  * 需要进行排序操作的数组

  * @param low

  * 开始低位

  * @param high

  * 结束高位

  * @return 排序后的数组

  */

  private static int[] qsort(int source[], int low, int high) {

  int i, j, x;

  if (low < high) {

  i = low;

  j = high;

  x = source[i];

  while (i < j) {

  while (i < j && source[j] > x) {

  j--;

  }

  if (i < j) {

  source[i] = source[j];

  i++;

  }

  while (i < j && source[i] < x) {

  i++;

  }

  if (i < j) {

  source[j] = source[i];

  j--;

  }

  }

  source[i] = x;

  qsort(source, low, i - 1);

  qsort(source, i + 1, high);

  }

  return source;

  }

  // /////////////////////////////////////////////

  // 排序算法结束

  // ////////////////////////////////////////////

  /**

  * 二分法查找 查找线性表必须是有序列表

  *

  * @since 1.1

  * @param source

  * 需要进行查找操作的数组

  * @return 需要查找的值在数组中的位置,若未查到则返回-1

  */

  public static int[] binarySearch(int[] source) {

  int i,j;

  int low, high, mid;

  int temp;

  for (i = 0; i < source.length; i++) {

  temp=source[i];

  low=0;

  high=i-1;

  while (low <= high) {

  mid = (low + high)/2;

  if (source[mid]>temp) {

  high=mid-1;

  } else {

  low = mid + 1;

  }

  }

  for (j= i-1; j>high;j--)

  source[j+1]=source[j];

  source[high+1]=temp;

  }

  return source;

  }

  /**

  * 反转数组

  *

  * @since 1.1

  * @param source

  * 需要进行反转操作的数组

  * @return 反转后的数组

  */

  public static int[] reverse(int[] source) {

  int length = source.length;

  int temp = 0;

  for (int i = 0; i < length >> 1; i++) {

  temp = source[i];

  source[i] = source[length - 1 - i];

  source[length - 1 - i] = temp;

  }

  return source;

  }

  /**

  * 在当前位置插入一个元素,数组中原有元素向后移动; 如果插入位置超出原数组,则抛IllegalArgumentException异常

  *

  * @param array

  * @param index

  * @param insertNumber

  * @return

  */

  public static int[] insert(int[] array, int index, int insertNumber) {

  if (array == null || array.length == 0) {

  throw new IllegalArgumentException();

  }

  if (index - 1 > array.length || index <= 0) {

  throw new IllegalArgumentException();

  }

  int[] dest = new int[array.length + 1];

  System.arraycopy(array, 0, dest, 0, index - 1);

  dest[index - 1] = insertNumber;

  System.arraycopy(array, index - 1, dest, index, dest.length - index);

  return dest;

  }

  /**

  * 整形数组中特定位置删除掉一个元素,数组中原有元素向前移动; 如果插入位置超出原数组,则抛IllegalArgumentException异常

  *

  * @param array

  * @param index

  * @return

  */

  public static int[] remove(int[] array, int index) {

  if (array == null || array.length == 0) {

  throw new IllegalArgumentException();

  }

  if (index > array.length || index <= 0) {

  throw new IllegalArgumentException();

  }

  int[] dest = new int[array.length - 1];

  System.arraycopy(array, 0, dest, 0, index - 1);

  System.arraycopy(array, index, dest, index - 1, array.length - index);

  return dest;

  }

  /**

  * 2个数组合并,形成一个新的数组

  *

  * @param array1

  * @param array2

  * @return

  */

  public static int[] merge(int[] array1, int[] array2) {

  int[] dest = new int[array1.length + array2.length];

  System.arraycopy(array1, 0, dest, 0, array1.length);

  System.arraycopy(array2, 0, dest, array1.length, array2.length);

  return dest;

  }

  /**

  * 数组中有n个数据,要将它们顺序循环向后移动k位, 即前面的元素向后移动k位,后面的元素则循环向前移k位,

  * 例如,0、1、2、3、4循环移动3位后为2、3、4、0、1。

  *

  * @param array

  * @param offset

  * @return

  */

  public static int[] offsetArray(int[] array, int offset) {

  int length = array.length;

  int moveLength = length - offset;

  int[] temp = Arrays.copyOfRange(array, moveLength, length);

  System.arraycopy(array, 0, array, offset, moveLength);

  System.arraycopy(temp, 0, array, 0, offset);

  return array;

  }

  /**

 

  * 随机打乱一个数组

  *

  * @param list

  * @return

  */

  public static List shuffle(List list) {

  java.util.Collections.shuffle(list);

  return list;

  }

  /**

  * 随机打乱一个数组

  *

  * @param array

  * @return

  */

  public int[] shuffle(int[] array) {

  Random random = new Random();

  for (int index = array.length - 1; index >= 0; index--) {

  // 从0到index处之间随机取一个值,跟index处的元素交换

  exchange(array, random.nextInt(index + 1), index);

  }

  return array;

  }

  // 交换位置

  private void exchange(int[] array, int p1, int p2) {

  int temp = array[p1];

  array[p1] = array[p2];

  array[p2] = temp;

  }

  /**

  * 对两个有序数组进行合并,并将重复的数字将其去掉

  *

  * @param a

  * :已排好序的数组a

  * @param b

  * :已排好序的数组b

  * @return 合并后的排序数组

  */

  private static List mergeByList(int[] a, int[] b) {

  // 用于返回的新数组,长度可能不为a,b数组之和,因为可能有重复的数字需要去掉

  List c = new ArrayList();

  // a数组下标

  int aIndex = 0;

  // b数组下标

  int bIndex = 0;

  // 对a、b两数组的值进行比较,并将小的值加到c,并将该数组下标+1,

  // 如果相等,则将其任意一个加到c,两数组下标均+1

  // 如果下标超出该数组长度,则退出循环

  while (true) {

  if (aIndex > a.length - 1 || bIndex > b.length - 1) {

  break;

  }

  if (a[aIndex] < b[bIndex]) {

  c.add(a[aIndex]);

  aIndex++;

  } else if (a[aIndex] > b[bIndex]) {

  c.add(b[bIndex]);

  bIndex++;

  } else {

  c.add(a[aIndex]);

  aIndex++;

  bIndex++;

  }

  }

  // 将没有超出数组下标的数组其余全部加到数组c中

  // 如果a数组还有数字没有处理

  if (aIndex <= a.length - 1) {

  for (int i = aIndex; i <= a.length - 1; i++) {

  c.add(a[i]);

  }

  // 如果b数组中还有数字没有处理

  } else if (bIndex <= b.length - 1) {

  for (int i = bIndex; i <= b.length - 1; i++) {

  c.add(b[i]);

  }

  }

  return c;

  }

  /**

  * 对两个有序数组进行合并,并将重复的数字将其去掉

  *

  * @param a

  * :已排好序的数组a

  * @param b

  * :已排好序的数组b

  * @return合并后的排序数组,返回数组的长度=a.length + b.length,不足部分补0

  */

  private static int[] mergeByArray(int[] a, int[] b) {

  int[] c = new int[a.length + b.length];

  int i = 0, j = 0, k = 0;

  while (i < a.length && j < b.length) {

  if (a[i] <= b[j]) {

  if (a[i] == b[j]) {

  j++;

  } else {

  c[k] = a[i];

  i++;

  k++;

  }

  } else {

  c[k] = b[j];

  j++;

  k++;

  }

  }

  while (i < a.length) {

  c[k] = a[i];

  k++;

  i++;

  }

  while (j < b.length) {

  c[k] = b[j];

  j++;

  k++;

  }

  return c;

  }

  /**

  * 对两个有序数组进行合并,并将重复的数字将其去掉

  *

  * @param a

  * :可以是没有排序的数组

  * @param b

  * :可以是没有排序的数组

  * @return合并后的排序数组 打印时可以这样: Map map=sortByTreeMap(a,b);

  * Iterator iterator = map.entrySet().iterator(); while

  * (iterator.hasNext()) { Map.Entry mapentry =

  * (Map.Entry)iterator.next();

  * System.out.print(mapentry.getValue()+" "); }

  */

  private static Map mergeByTreeMap(int[] a, int[] b) {

  Map map = new TreeMap();

  for (int i = 0; i < a.length; i++) {

  map.put(a[i], a[i]);

  }

  for (int i = 0; i < b.length; i++) {

  map.put(b[i], b[i]);

  }

  return map;

  }

  /**

  * 在控制台打印数组,之间用逗号隔开,调试时用

  *

  * @param array

  */

  public static String print(int[] array) {

  StringBuffer sb = new StringBuffer();

  for (int i = 0; i < array.length; i++) {

  sb.append("," + array[i]);

  }

  System.out.println("\n"+sb.toString().substring(1));

  return sb.toString().substring(1);

  }

  }



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