Java工具类---数组操作ArrayUtil

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Random;
import java.util.TreeMap;

/**
*
* ArrayUtil.java
*
* @desc 数组操作工具
* @author Guoxp
* @datatime Apr 7, 2013 4:03:49 PM
*
*/
public class ArrayUtil {

/**
* 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
*
* @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 = 1; i < source.length; i++) {
for (int j = 0; j < i; j++) {
if (source[j] > source[j + 1]) {
swap(source, j, j + 1);
}
}
}
return source;
}

/**
* 直接选择排序法 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。
*
* @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
* @param key
*            需要查找的值
* @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 key) {
int low = 0, high = source.length - 1, mid;
while (low <= high) {
mid = (low + high) >>> 1;
if (key == source[mid]) {
return mid;
} else if (key < source[mid]) {
high = mid - 1;
} else {
low = mid + 1;
}
}
return -1;
}

/**
* 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(sb.toString().substring(1));
return sb.toString().substring(1);
}
public static void main(String[] args){
ArrayUtil util=new ArrayUtil();
int[] array0={21,24,13,46,35,26,14,43,11};
int[] array1={1,2,3,4,5,6};
int[] array2={11,22,33,44,55,66};
int[] temp=util.quickSort(array0);
print(temp);

}
}