Java使用DualPivotQuicksort排序
Java排序 - DualPivotQuicksort
這里描述 leftmost = true
的情況,也就是會從數(shù)組的開始一直排序到數(shù)組的結(jié)尾。
數(shù)組類型:int[]
、long[]
、short[]
、char[]
、float[]
、double[]
,還有比較特殊的 byte[]
1. 插入排序(insertion sort)
適合長度短的數(shù)組排序,對于
byte[] 長度小于等于30
和其它數(shù)組長度小于47
的情況,會使用這種排序
代碼以 int[] a
為例:
// 第一次循環(huán)i=j=0,之后每次循環(huán)j=i. // j = ++i相當(dāng)于在每次循環(huán)的最后執(zhí)行 {i++; j = i;} // j = i++相當(dāng)于在每次循環(huán)的最后執(zhí)行 {j = i; i++;} for (int i = 0, j = i; i < (length - 1); j = ++i) { int ai = a[i + 1]; // 每次循環(huán)的目的是將下一個(gè)數(shù)排到它應(yīng)該在的位置,這里ai就是下一個(gè)數(shù) while (ai < a[j]) { // while循環(huán)的目的是確定j的值 和 把所有比ai大的項(xiàng)向后移一位來騰出ai的位置 a[j + 1] = a[j]; // 把比ai大的項(xiàng)向后移一位 if (j-- == left) { // j-- 確定j的值,也就是確定ai的位置, j 可能等于 -1 break; } } a[j + 1] = ai; // j+1 就是ai的位置 }
2. 計(jì)數(shù)排序(counting sort)
只針對
byte[] 長度大于30
的情況,因?yàn)閎yte的范圍是[-128, 127],只有256個(gè)數(shù),所以循環(huán)會利用這點(diǎn)
int[] count = new int[256]; // 第一次循環(huán):計(jì)數(shù) for (int i = (0 - 1); ++i <= (length - 1); count[a[i] - (-128)]++); // 第二次循環(huán):給 < byte[] a > 賦值 // 循環(huán)結(jié)束條件以k為標(biāo)準(zhǔn),k<=0就會停止; // 因?yàn)閕和k沒有固定關(guān)系,所以沒有增量表達(dá)式,但在方法體中利用--i和--k進(jìn)行增量。 for (int i = 256, k = length; k > 0; ) { while (count[--i] == 0); // 如果計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)為0,什么也不做,--i byte value = (byte) (i + (-128)); int s = count[i]; do { a[--k] = value; } while (--s > 0); }
3. 快速排序(Quicksort)
適合長度短的數(shù)組排序,
插入排序
也是快速排序的一種。
對于byte[] 長度大于30
的情況會使用計(jì)數(shù)排序
,不是這種排序。
而對于其它數(shù)組長度大于等于47并且小于286
的情況,會使用這種排序。
3.1 對數(shù)組做近似7等分
// 7等分一段的長度近似值 int seventh = (length >> 3) + (length >> 6) + 1; // 一個(gè)數(shù)組分為7段,則有五個(gè)切割點(diǎn),如下為五個(gè)切割點(diǎn)的下標(biāo) int e3 = (left + right) >>> 1; // The midpoint int e2 = e3 - seventh; int e1 = e2 - seventh; int e4 = e3 + seventh; int e5 = e4 + seventh;
3.2 對五個(gè)切割點(diǎn)進(jìn)行插入排序
// Sort these elements using insertion sort if (a[e2] < a[e1]) { int t = a[e2]; a[e2] = a[e1]; a[e1] = t; } if (a[e3] < a[e2]) { int t = a[e3]; a[e3] = a[e2]; a[e2] = t; if (t < a[e1]) { a[e2] = a[e1]; a[e1] = t; } } if (a[e4] < a[e3]) { int t = a[e4]; a[e4] = a[e3]; a[e3] = t; if (t < a[e2]) { a[e3] = a[e2]; a[e2] = t; if (t < a[e1]) { a[e2] = a[e1]; a[e1] = t; } } } if (a[e5] < a[e4]) { int t = a[e5]; a[e5] = a[e4]; a[e4] = t; if (t < a[e3]) { a[e4] = a[e3]; a[e3] = t; if (t < a[e2]) { a[e3] = a[e2]; a[e2] = t; if (t < a[e1]) { a[e2] = a[e1]; a[e1] = t; } } } }
3.3 創(chuàng)建兩個(gè)變量作為下標(biāo)記錄值
// 中心部分第一個(gè)元素的索引 int less = left; // 右部分第一個(gè)元素前的索引 int great = right;
3.4 五個(gè)切割點(diǎn)的值都不相同的情況
這種情況會將排序分三塊,變量
pivot1
和pivot2
作為三塊區(qū)域值的區(qū)分:
第一塊區(qū)域所有的值都< pivot1
第二塊區(qū)域所有的值都>= pivot1
并且<= pivot2
第三塊區(qū)域所有的值都> pivot2
3.4.1 第一塊和第三塊處理
// 取兩個(gè)值作為分區(qū)值 int pivot1 = a[e2]; int pivot2 = a[e4]; // 要排序的第一個(gè)和最后一個(gè)元素被移動到以前由樞軸占據(jù)的位置。 // 當(dāng)分區(qū)完成時(shí),軸心點(diǎn)被交換回它們的最終位置,并從隨后的排序中排除。 a[e2] = a[left]; a[e4] = a[right]; // less一開始等于left, great一開始等于right。 // 跳過小于或大于分割值的元素。 while (a[++less] < pivot1); // 沒有判斷第一個(gè) while (a[--great] > pivot2); // 沒有判斷最后一個(gè) // 循環(huán)帶outer:,`break outer;`會跳出整個(gè)循環(huán),也就是結(jié)束整個(gè)下面的for循環(huán)。 // less不參與循環(huán),只是一開始給k賦值,less的變化始終是`++less`,用來交換數(shù)組中的值。 outer: for (int k = less - 1; ++k <= great; ) { int ak = a[k]; if (ak < pivot1) { // Move a[k] to left part a[k] = a[less]; /* * Here and below we use "a[i] = b; i++;" instead * of "a[i++] = b;" due to performance issue. */ a[less] = ak; ++less; } else if (ak > pivot2) { // Move a[k] to right part while (a[great] > pivot2) { if (great-- == k) { break outer; } } if (a[great] < pivot1) { // a[great] <= pivot2 a[k] = a[less]; a[less] = a[great]; ++less; } else { // pivot1 <= a[great] <= pivot2 a[k] = a[great]; } /* * Here and below we use "a[i] = b; i--;" instead * of "a[i--] = b;" due to performance issue. */ a[great] = ak; --great; } } // 循環(huán)結(jié)束,交換left和(less - 1)的值,也就是處理循環(huán)前`a[e2] = a[left];`導(dǎo)致的分區(qū)錯(cuò)誤 a[left] = a[less - 1]; a[less - 1] = pivot1; // 循環(huán)結(jié)束,交換right和(great + 1)的值,也就是處理循環(huán)前`a[e4] = a[right];`導(dǎo)致的分區(qū)錯(cuò)誤 a[right] = a[great + 1]; a[great + 1] = pivot2; // 分為三部分后,嵌套排序第一部分和第三部分 sort(a, left, less - 2, leftmost); sort(a, great + 2, right, false);
3.4.2 第二塊處理
分兩種情況:
如果第二塊剩余項(xiàng)超過數(shù)組要排序總長度的4/7,會將等于pivot1和等于pivot2的值取出來,再次縮減less和great中間的部分,然后進(jìn)行排序。
否則直接排序。
if (less < e1 && e5 < great) { // 剩余的中間部分超過4/7 /* * Skip elements, which are equal to pivot values. */ while (a[less] == pivot1) { ++less; } while (a[great] == pivot2) { --great; } outer: for (int k = less - 1; ++k <= great; ) { int ak = a[k]; if (ak == pivot1) { // Move a[k] to left part a[k] = a[less]; a[less] = ak; ++less; } else if (ak == pivot2) { // Move a[k] to right part while (a[great] == pivot2) { if (great-- == k) { break outer; } } if (a[great] == pivot1) { // a[great] < pivot2 a[k] = a[less]; a[less] = pivot1; ++less; } else { // pivot1 < a[great] < pivot2 a[k] = a[great]; } a[great] = ak; --great; } } } // Sort center part recursively sort(a, less, great, false);
3.5 五個(gè)切割點(diǎn)的值有相同的情況(單軸分區(qū) Partitioning with one pivot)
這種情況也可以理解為將排序分三塊,但只需要一個(gè)變量
pivot
作為三塊區(qū)域值的區(qū)分:
第一塊區(qū)域所有的值都< pivot
第二塊區(qū)域所有的值都= pivot
,因?yàn)檫@塊區(qū)域的值都相等,最后就可以不用排序
第三塊區(qū)域所有的值都> pivot
// 取下標(biāo)在中間的值做一個(gè)臨時(shí)變量,該變量是中值的廉價(jià)近似值,作為分割值 int pivot = a[e3]; // less一開始等于left, great一開始等于right。 // 方法體內(nèi)部不斷修改great的值,使循環(huán)執(zhí)行的次數(shù)不斷的縮減,一次循環(huán)great可以減少0,可以減少1,可以減少n。 // less并不影響循環(huán),只是作為臨時(shí)變量進(jìn)行數(shù)組中值的交換,始終小于等于k,一次循環(huán)只能加1或不加。 for (int k = less; k <= great; ++k) { if (a[k] == pivot) { // 如果a[k]的值等于分割值,跳過 continue; } int ak = a[k]; // 取出a[k]值賦給臨時(shí)變量ak if (ak < pivot) { // Move a[k] to left part a[k] = a[less]; a[less] = ak; ++less; } else { // a[k] > pivot - Move a[k] to right part while (a[great] > pivot) { --great; } if (a[great] < pivot) { // a[great] <= pivot a[k] = a[less]; a[less] = a[great]; ++less; } else { // a[great] == pivot /* * Even though a[great] equals to pivot, the * assignment a[k] = pivot may be incorrect, * if a[great] and pivot are floating-point * zeros of different signs. Therefore in float * and double sorting methods we have to use * more accurate assignment a[k] = a[great]. */ a[k] = pivot; } a[great] = ak; --great; } } // 分為三部分后,嵌套排序第一部分和第三部分 sort(a, left, less - 1, leftmost); sort(a, great + 1, right, false);
4. 合并排序(merge sort)
長度很長的數(shù)組排序,對于
其它數(shù)組長度大于等于286
的情況,會使用這種排序。
兩個(gè)關(guān)鍵常量,起控制作用
// 合并排序中的最大運(yùn)行次數(shù) static final int MAX_RUN_COUNT = 67; // 合并排序中運(yùn)行的最大長度 static final int MAX_RUN_LENGTH = 33;
排序方法
/** * 長度大于等于286的int數(shù)組排序 * * @param a * 要排序int數(shù)組 * @param left * 起始下標(biāo) * @param right * 結(jié)束下標(biāo) * @param work * null * @param workBase * 0 * @param workLen * 0 */ private static void largeSort(int[] a, int left, int right, int[] work, int workBase, int workLen) { /* * Index run[i] is the start of i-th run (ascending or descending * sequence). */ int[] run = new int[MAX_RUN_COUNT + 1]; int count = 0; run[0] = left; // Check if the array is nearly sorted for (int k = left; k < right; run[count] = k) { if (a[k] < a[k + 1]) { // ascending while (++k <= right && a[k - 1] <= a[k]); } else if (a[k] > a[k + 1]) { // descending while (++k <= right && a[k - 1] >= a[k]); for (int lo = run[count] - 1, hi = k; ++lo < --hi;) { int t = a[lo]; a[lo] = a[hi]; a[hi] = t; } } else { // equal for (int m = MAX_RUN_LENGTH; ++k <= right && a[k - 1] == a[k];) { if (--m == 0) { sort(a, left, right, true); return; } } } /* * The array is not highly structured, use Quicksort instead of * merge sort. */ if (++count == MAX_RUN_COUNT) { sort(a, left, right, true); return; } } // Check special cases // Implementation note: variable "right" is increased by 1. if (run[count] == right++) { // The last run contains one element run[++count] = right; } else if (count == 1) { // The array is already sorted return; } // Determine alternation base for merge byte odd = 0; for (int n = 1; (n <<= 1) < count; odd ^= 1); // Use or create temporary array b for merging int[] b; // temp array; alternates with a int ao, bo; // array offsets from 'left' int blen = right - left; // space needed for b if (work == null || workLen < blen || workBase + blen > work.length) { work = new int[blen]; workBase = 0; } if (odd == 0) { System.arraycopy(a, left, work, workBase, blen); b = a; bo = 0; a = work; ao = workBase - left; } else { b = work; ao = 0; bo = workBase - left; } // Merging for (int last; count > 1; count = last) { for (int k = (last = 0) + 2; k <= count; k += 2) { int hi = run[k], mi = run[k - 1]; for (int i = run[k - 2], p = i, q = mi; i < hi; ++i) { if (q >= hi || p < mi && a[p + ao] <= a[q + ao]) { b[i + bo] = a[p++ + ao]; } else { b[i + bo] = a[q++ + ao]; } } run[++last] = hi; } if ((count & 1) != 0) { for (int i = right, lo = run[count - 1]; --i >= lo; b[i + bo] = a[i + ao] ); run[++last] = right; } int[] t = a; a = b; b = t; int o = ao; ao = bo; bo = o; } }
以上就是Java使用DualPivotQuicksort排序的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于DualPivotQuicksort排序的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
相關(guān)文章
Mybatis如何使用ognl表達(dá)式實(shí)現(xiàn)動態(tài)sql
這篇文章主要介紹了Mybatis使用ognl表達(dá)式實(shí)現(xiàn)動態(tài)sql的操作,具有很好的參考價(jià)值,希望對大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教2021-06-06Java HttpClient實(shí)現(xiàn)socks代理的示例代碼
這篇文章主要介紹了Java HttpClient 實(shí)現(xiàn) socks 代理的示例代碼,幫助大家更好的理解和使用Java,感興趣的朋友可以了解下2020-11-11mybatis插件pageHelper實(shí)現(xiàn)分頁效果
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了mybatis插件pageHelper實(shí)現(xiàn)分頁效果,具有一定的參考價(jià)值,感興趣的小伙伴們可以參考一下2018-12-12Springboot集成Spring Security實(shí)現(xiàn)JWT認(rèn)證的步驟詳解
這篇文章主要介紹了Springboot集成Spring Security實(shí)現(xiàn)JWT認(rèn)證的步驟詳解,幫助大家更好的理解和使用springboot,感興趣的朋友可以了解下2021-02-02Java Scoket實(shí)現(xiàn)雙向通信代碼詳解
這篇文章主要介紹了Java Scoket實(shí)現(xiàn)雙向通信代碼詳解,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧2020-06-06基于自定義校驗(yàn)注解(controller、method、(groups)分組的使用)
這篇文章主要介紹了基于自定義校驗(yàn)注解(controller、method、(groups)分組的使用),具有很好的參考價(jià)值,希望對大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教2021-10-10