java 計算中位數的實現方法
更新時間：2020年08月15日 11:11:02 作者：諸葛_小明
這篇文章主要介紹了java 計算中位數的實現方法，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。一起跟隨小編過來看看吧
最近工作需要 要求把python的代碼寫成java版本，python中有一個np.median（）求中位數的方法，java決定手寫一個
先說說什么是中位數：
中位數就是中間的那個數，
如果一個集合是奇數個，那么中位數就是按大小排列后，最中間那個數，
如果一個集合是偶數個，那么中位數就是按大小排列后，最中間那2個數的平均數。
比如：
1，2，3，4，5 那中位數就是3
1，2，3，4，5，6 那中位數就是 （3+4）/2 = 3.5
知道邏輯后方法就很簡單了 下面是代碼
public static void main(String[] args) {
List<Integer> total = new ArrayList<Integer>();
total.add(4);
total.add(2);
total.add(3);
total.add(1);
total.add(5);
total.add(6);
double a = median(total);
System.out.println(a);
}
private static double median(List<Integer> total) {
double j = 0;
//集合排序
Collections.sort(total);
int size = total.size();
if(size % 2 == 1){
j = total.get((size-1)/2);
}else {
//加0.0是為了把int轉成double類型，否則除以2會算錯
j = (total.get(size/2-1) + total.get(size/2) + 0.0)/2;
}
return j;
}
1. 方法內先判斷集合是奇數還是偶數，如果是奇數那么就是第n+1/2個數 ，也就是下標為n-1/2的值，
如果是偶數 就是第n/2和n/2+1的數的平均值 也就是下標為n/2-1和n/2的平均值
2. 該方法傳入的是list集合 如果為數組 可以先用Arrays.aslist()方法轉換后傳入
補充知識：Java計算中位數、方差、標準差、眾數
我就廢話不多說了，大家還是直接看代碼吧~
import java.text.DecimalFormat;
import java.util.*;
/**
* 數學算法（數學算法（方差、標準差、中位數、眾數））
* @author
*
*/
public class MathAlgorithm {
private final static double dmax = 999;// Double.MAX_VALUE;//Double類型的最大值，太大的double值，相乘會達到無窮大
private final static double dmin = Double.MIN_VALUE;// Double類型的最小值
private final static int n = 100;// 假設求取100個doubl數的方差和標準差
public static void main(String[] args) {
Random random = new Random();
double[] x = new double[n];
for (int i = 0; i < n; i++) {// 隨機生成n個double數
x[i] = Double.valueOf(Math.floor(random.nextDouble() * (dmax - dmin)));
System.out.println(x[i]);
}
// 設置doubl字符串輸出格式，不以科學計數法輸出
DecimalFormat df = new DecimalFormat("#,##0.00");// 格式化設置
// 計算方差
double dV = getVariance(x);
System.out.println("方差=" + df.format(dV));
// 計算標準差
double dS = getStandardDiviation(x);
System.out.println("標準差=" + df.format(dS));
int[] intArr={5,10,15,8,6};
System.out.println(Arrays.toString(intArr)+" 中位數:"+median(intArr));
int[] intArr2={5,10,15,8,6,7};
System.out.println(Arrays.toString(intArr2)+" 中位數:"+median(intArr2));
int[] arr = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1, 1, 2, 2, 3, 4, 5};
List<Integer> modalNums = getModalNums(arr);
System.out.println("眾數："+modalNums);
float[] arr2 = {0.1f, 1.1f, 2.1f, 3.1f, 4.1f, 5.1f, 6.1f, 7.1f, 8.1f, 9.1f, 10.1f, 1.1f, 1.1f, 2.1f, 2.1f, 3.1f, 4.1f, 5.1f};
List<Float> modalNums2 = getModalNums(arr2);
System.out.println("眾數："+modalNums2);
}
/**
* 方差s^2=[(x1-x)^2 +...(xn-x)^2]/n
* @param x
* @return
*/
public static double getVariance(double[] x) {
int m = x.length;
double sum = 0;
for (int i = 0; i < m; i++) {// 求和
sum += x[i];
}
double dAve = sum / m;// 求平均值
double dVar = 0;
for (int i = 0; i < m; i++) {// 求方差
dVar += (x[i] - dAve) * (x[i] - dAve);
}
return dVar / m;
}
/**
* 標準差σ=sqrt(s^2)
* @param x
* @return
*/
public static double getStandardDiviation(double[] x) {
int m = x.length;
double sum = 0;
for (int i = 0; i < m; i++) {// 求和
sum += x[i];
}
double dAve = sum / m;// 求平均值
double dVar = 0;
for (int i = 0; i < m; i++) {// 求方差
dVar += (x[i] - dAve) * (x[i] - dAve);
}
return Math.sqrt(dVar / m);
}
/**
* 中位數(int)
* @param nums: A list of integers.
* @return: An integer denotes the middle number of the array.
*/
public static int median(int []nums){
if(nums.length==0)
return 0;
int start=0;
int end=nums.length-1;
int index=partition(nums, start, end);
if(nums.length%2==0){
while(index!=nums.length/2-1){
if(index>nums.length/2-1){
index=partition(nums, start, index-1);
}else{
index=partition(nums, index+1, end);
}
}
}else{
while(index!=nums.length/2){
if(index>nums.length/2){
index=partition(nums, start, index-1);
}else{
index=partition(nums, index+1, end);
}
}
}
return nums[index];
}
private static int partition(int nums[], int start, int end){
int left=start;
int right=end;
int pivot=nums[left];
while(left<right){
while(left<right&&nums[right]>=pivot){
right--;
}
if(left<right){
nums[left]=nums[right];
left++;
}
while(left<right&&nums[left]<=pivot){
left++;
}
if(left<right){
nums[right]=nums[left];
right--;
}
}
nums[left]=pivot;
return left;
}
/**
* 中位數(float)
* @param nums: A list of integers.
* @return: An integer denotes the middle number of the array.
*/
public static float median(float []nums){
if(nums.length==0)
return 0;
int start=0;
int end=nums.length-1;
int index=partition(nums, start, end);
if(nums.length%2==0){
while(index!=nums.length/2-1){
if(index>nums.length/2-1){
index=partition(nums, start, index-1);
}else{
index=partition(nums, index+1, end);
}
}
}else{
while(index!=nums.length/2){
if(index>nums.length/2){
index=partition(nums, start, index-1);
}else{
index=partition(nums, index+1, end);
}
}
}
return nums[index];
}
private static int partition(float nums[], int start, int end){
int left=start;
int right=end;
float pivot=nums[left];
while(left<right){
while(left<right&&nums[right]>=pivot){
right--;
}
if(left<right){
nums[left]=nums[right];
left++;
}
while(left<right&&nums[left]<=pivot){
left++;
}
if(left<right){
nums[right]=nums[left];
right--;
}
}
nums[left]=pivot;
return left;
}
/**
* 眾數(int)
* 眾數:在一個數組中出現次數最多的數
* 如果存在多個眾數，則一起返回
* @param arr
* @return
*/
public static List<Integer> getModalNums(int[] arr) {
int n = arr.length;
if (n == 0) {
return new ArrayList<Integer>();
}
if (n == 1) {
return Arrays.asList(arr[0]);
}
Map<Integer, Integer> freqMap = new HashMap<>();
for (int i = 0; i < n; i++) { // 統(tǒng)計數組中每個數出現的頻率
Integer v = freqMap.get(arr[i]);
// v == null 說明 freqMap 中還沒有這個 arr[i] 這個鍵
freqMap.put(arr[i], v == null ? 1 : v + 1);
}
// 將 freqMap 中所有的鍵值對（鍵為數，值為數出現的頻率）放入一個 ArrayList
List<Map.Entry<Integer, Integer>> entries = new ArrayList<>(freqMap.entrySet());
// 對 entries 按出現頻率從大到小排序
Collections.sort(entries, new Comparator<Map.Entry<Integer, Integer>>() {
@Override
public int compare(Map.Entry<Integer, Integer> e1, Map.Entry<Integer, Integer> e2) {
return e2.getValue() - e1.getValue();
}
});
List<Integer> modalNums = new ArrayList<>();
modalNums.add(entries.get(0).getKey()); // 排序后第一個 entry 的鍵肯定是一個眾數
int size = entries.size();
for (int i = 1; i < size; i++) {
// 如果之后的 entry 與第一個 entry 的 value 相等，那么這個 entry 的鍵也是眾數
if (entries.get(i).getValue().equals(entries.get(0).getValue())) {
modalNums.add(entries.get(i).getKey());
} else {
break;
}
}
return modalNums;
}
/**
* 眾數(float)
* 眾數:在一個數組中出現次數最多的數
* 如果存在多個眾數，則一起返回
* @param arr
* @return
*/
public static List<Float> getModalNums(float[] arr) {
int n = arr.length;
if (n == 0) {
return new ArrayList<Float>();
}
if (n == 1) {
return Arrays.asList(arr[0]);
}
Map<Float, Integer> freqMap = new HashMap<>();
for (int i = 0; i < n; i++) { // 統(tǒng)計數組中每個數出現的頻率
Integer v = freqMap.get(arr[i]);
// v == null 說明 freqMap 中還沒有這個 arr[i] 這個鍵
freqMap.put(arr[i], v == null ? 1 : v + 1);
}
// 將 freqMap 中所有的鍵值對（鍵為數，值為數出現的頻率）放入一個 ArrayList
List<Map.Entry<Float, Integer>> entries = new ArrayList<>(freqMap.entrySet());
// 對 entries 按出現頻率從大到小排序
Collections.sort(entries, new Comparator<Map.Entry<Float, Integer>>() {
@Override
public int compare(Map.Entry<Float, Integer> e1, Map.Entry<Float, Integer> e2) {
return e2.getValue() - e1.getValue();
}
});
List<Float> modalNums = new ArrayList<>();
modalNums.add(entries.get(0).getKey()); // 排序后第一個 entry 的鍵肯定是一個眾數
int size = entries.size();
for (int i = 1; i < size; i++) {
// 如果之后的 entry 與第一個 entry 的 value 相等，那么這個 entry 的鍵也是眾數
if (entries.get(i).getValue().equals(entries.get(0).getValue())) {
modalNums.add(entries.get(i).getKey());
} else {
break;
}
}
return modalNums;
}
}
以上這篇java 計算中位數的實現方法就是小編分享給大家的全部內容了，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。
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