Java开发学习 Java数组操作工具

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<br>    * 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，<br>    * 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，<br>    * 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。<br>     　　冒泡排序算法的运作如下:<br>      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。<br>      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。<br>      3. 针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。<br>      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。<br>    * @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<Integer> 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<Integer> c = new ArrayList<Integer>();     // 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<Integer,Integer> 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<Integer, Integer> mergeByTreeMap(int[] a, int[] b) {     Map<Integer, Integer> map = new TreeMap<Integer, Integer>();     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);   } }