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package interview;
import utils.Utils;
import java.util.*;
import static utils.Utils.swap;
public class Sort {
//选择排序 每一次排序排序，把最小的一个数放在最前面
public static void selectionSort(int[] array){
int len = array.length;
int min;
for(int i = 0; i < len ; i ++){
// 是下标，而不是对应的值
min = i;
for(int j = i; j < len; j ++){
if(array[min] > array[j]){
min = j;
}
}
swap(array, i, min);
}
}
//冒泡排序 大的数依次和后面小的数交换位置
public static void bubbleSort(int[] array){
int len = array.length;
for(int i = 0; i < len; i ++){
// 注意边界，后面已经存在排好序的i个元素，不需要再次替换
for(int j = 0; j < len - 1 - i; j ++){
if(array[j + 1] < array[j]){
swap(array, j, j + 1);
}
}
}
}
//插入排序 遍历把当前位置的数插入到已经排序好的位置上
public static int[] insertSort(int[] array) {
if (array.length == 0)
return array;
int current;
for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
current = array[i + 1];
int preIndex = i;
while (preIndex >= 0 && current < array[preIndex]) {
array[preIndex + 1] = array[preIndex];
preIndex--;
}
array[preIndex + 1] = current;
}
return array;
}
//希尔排序 是插入排序的改进版本
public static void shellSort(int[] arr){
int n = arr.length;
//希尔增量增量
int increment = n / 2;
for(;increment > 0; increment /= 2){
int i = increment;
for(;i < arr.length; i ++){
int temp = arr[i];
//每一组内进行排序
int t = i - increment;
while(t >= 0 && arr[t] > temp){
arr[i] = arr[t];
t -= increment;
}
arr[t + increment] = temp;
}
}
}
//归并排序
public static void mergeSort(int[] arr, int left, int right){
if(left < right){
int mid = (left + right) / 2;
mergeSort(arr, left, mid);
mergeSort(arr, mid + 1, right);
merge(arr, left, right);
}
}
//数组进行合并
public static void merge(int[] arr, int left, int right){
int mid = (left + right) / 2;
int[] tmp = new int[arr.length];
int k = left;
int i = left;
int j = mid + 1;
while(i <= mid && j <= right){
if(arr[i] < arr[j]){
tmp[k++] = arr[i++];
}else{
tmp[k++] = arr[j++];
}
}
// 链表相对于数组来说，有一个好处就是，只要修改指针，后面的元素就不需要遍历了
while(i <= mid){
tmp[k++] = arr[i++];
}
while(j <= right){
tmp[k++] = arr[j++];
}
int t = left;
while(t <= right){
arr[t] = tmp[t++];
}
}
//快速排序
public static void quickSort(int[] nums, int l, int r){
if(l < r){
int i = l,j = r;
// 加上一个随机数，《算法导论》上说期望时间复杂度是O(n)
// 空间复杂度期望为O(logn),最坏情况是O(n),每次划分都是最大值或最小值，需要递归调用n - 1层
int random = new Random().nextInt(r - l + 1) + l;
swap(nums, l, random);
int mid = partition3(nums, i, j);
quickSort(nums, l, mid - 1);
quickSort(nums, mid + 1, r);
}
}
private static int partition(int[] a, int i, int j) {
int x = a[i];
while(i < j){
while(i < j && a[j] > x){
j--;
}
//if判断可以省略掉，因为最坏的情况是i=j
if(i < j){
a[i++] = a[j];
}
while(i < j && a[i] < x){
i++;
}
if(i < j){
a[j--] = a[i];
}
}
a[i] = x;
return i;
}
private static int partition2(int[] nums, int lo, int hi) {
int v = nums[lo];
int i = lo, j = hi + 1;
while (true) {
while (++i <= hi && nums[i] < v);
while (--j >= lo && nums[j] > v);
if (i >= j) break;
Utils.swap(nums, i, j);
}
nums[lo] = nums[j];
nums[j] = v;
return j;
}
// 以左一作为基准
private static int partition3(int[] nums, int l, int r) {
int pivot = nums[l];
int i = r + 1;
for (int j = r; j > 0; --j) {
if (nums[j] >= pivot) {
i = i - 1;
Utils.swap(nums, i, j);
}
}
Utils.swap(nums, i - 1, l);
return i - 1;
}
// 以右一作为基准，只作为partition3的参考
private static int partition4(int[] nums, int l, int r) {
int pivot = nums[r];
int i = l - 1;
for (int j = l; j <= r - 1; ++j) {
if (nums[j] <= pivot) {
i = i + 1;
swap(nums, i, j);
}
}
swap(nums, i + 1, r);
return i + 1;
}
//基数排序
public static int[] RadixSort(int[] array) {
if (array == null || array.length < 2)
return array;
// 1.先算出最大数的位数；
int max = array[0];
for (int i = 1; i < array.length; i++) {
max = Math.max(max, array[i]);
}
int maxDigit = 0;
while (max != 0) {
max /= 10;
maxDigit++;
}
int mod = 10, div = 1;
ArrayList<ArrayList<Integer>> bucketList = new ArrayList<ArrayList<Integer>>();
for (int i = 0; i < 10; i++)
bucketList.add(new ArrayList<Integer>());
for (int i = 0; i < maxDigit; i++, mod *= 10, div *= 10) {
for (int j = 0; j < array.length; j++) {
int num = (array[j] % mod) / div;
bucketList.get(num).add(array[j]);
}
int index = 0;
for (int j = 0; j < bucketList.size(); j++) {
for (int k = 0; k < bucketList.get(j).size(); k++)
array[index++] = bucketList.get(j).get(k);
bucketList.get(j).clear();
}
}
return array;
}
//声明全局变量，用于记录数组array的长度；
private static int len;
// 堆排序算法
public static int[] HeapSort(int[] array) {
len = array.length;
if (len < 1) return array;
//1.构建一个最大堆
buildMaxHeap(array);
//2.循环将堆首位（最大值）与末位交换，然后在重新调整最大堆
while (len > 0) {
swap(array, 0, len - 1);
len--;
adjustHeap(array, 0);
}
return array;
}
// 建立最大堆
private static void buildMaxHeap(int[] array) {
//从最后一个非叶子节点开始向上构造最大堆
for (int i = (len/2 - 1); i >= 0; i--) { //感谢 @让我发会呆 网友的提醒，此处应该为 i = (len/2 - 1)
adjustHeap(array, i);
}
}
// 调整使之成为最大堆
private static void adjustHeap(int[] array, int i) {
int maxIndex = i,l = i * 2 + 1,r = i * 2 + 2;
//如果有左子树，且左子树大于父节点，则将最大指针指向左子树
if (l < len && array[l] > array[maxIndex])
maxIndex = l;
//如果有右子树，且右子树大于父节点，则将最大指针指向右子树
if (r < len && array[r] > array[maxIndex])
maxIndex = r;
//如果父节点不是最大值，则将父节点与最大值交换，并且递归调整与父节点交换的位置。
if (maxIndex != i) {
swap(array, maxIndex, i);
adjustHeap(array, maxIndex);
}
}
//下面这种写法和上面的效果是一致的
private static void adjustHeap2(int[] array, int i) {
while (true) {
int maxIndex = i;
//如果有左子树，且左子树大于父节点，则将最大指针指向左子树
if (i * 2 + 1 < len && array[i * 2 + 1] > array[maxIndex])
maxIndex = i * 2 + 1;
//如果有右子树，且右子树大于父节点，则将最大指针指向右子树
if (i * 2 + 2 < len && array[i * 2 + 2] > array[maxIndex])
maxIndex = i * 2 + 2;
//如果父节点不是最大值，则将父节点与最大值交换，并且递归调整与父节点交换的位置。
if (maxIndex != i) {
swap(array, maxIndex, i);
i = maxIndex;
}
}
}
//手写冒泡排序 大的数依次和后面小的数交换位置
public static void bubbleSort2(int[] array){
int length = array.length;
for (int i = 0; i < length; i++) {
for (int j = 0; j < length - i - 1; j++) {
if (array[j + 1] < array[j]) Utils.swap(array, j, j + 1);
}
}
}
//手写选择排序 每一次排序排序，把最小的一个数放在最前面
public static void selectionSort2(int[] array){
int len = array.length;
int min = 0;
for (int i = 0; i < len; i++) {
min = i;
for (int j = i; j < len; j++) {
if (array[min] > array[j]) min = j;
}
swap(array, i, min);
}
}
//手写插入排序 遍历把当前位置的数插入到已经排序好的位置上
public static int[] insertSort2(int[] array) {
int len = array.length;
if (len == 0) return array;
int current;
for (int i = 0; i < len - 1; i++) {
current = array[i + 1];
int preIndex = i;
while (preIndex >= 0 && current < array[preIndex]) {
array[preIndex + 1] = array[preIndex];
preIndex --;
}
array[preIndex + 1] = current;
}
return array;
}
//手写归并排序
public static void mergeSort2(int[] arr, int left, int right){
if (left < right) {
int mid = (left + right) / 2;
mergeSort2(arr, left, mid);
mergeSort2(arr, mid + 1, right);
merge2(arr, left, mid, right);
}
}
//数组进行合并
public static void merge2(int[] arr, int left, int mid, int right){
int[] tmp = new int[arr.length];
int k = left;
int i = left;
int j = mid + 1;
while (i <= mid && j <= right) {
if (arr[i] < arr[j]) tmp[k ++] = arr[i ++];
else tmp[k ++] = arr[j ++];
}
while (i <= mid) tmp[k ++] = arr[i ++];
while (j <= right) tmp[k ++] = arr[j ++];
int t = left;
while (t <= right) arr[t] = tmp[t ++];
}
//手写希尔排序 是插入排序的改进版本
public static void shellSort2(int[] arr){
int n = arr.length;
//希尔增量增量
for(int increment = n / 2;increment > 0; increment /= 2){
// 以下是插入排序
for(int i = increment;i < arr.length; i ++){
int temp = arr[i];
//每一组内进行排序
int t = i - increment;
while(t >= 0 && arr[t] > temp){
arr[i] = arr[t];
t -= increment;
}
arr[t + increment] = temp;
}
}
}
// 猴子排序
Random random = new Random();
private void bogoSort(int[] arr) {
while (true) {
if (isAscendingSorted(arr)) break;
shuffle(arr);
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
public void shuffle(int[] arr) {
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
int swapPosition = random.nextInt(i + 1);
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[swapPosition];
arr[swapPosition] = temp;
}
}
private boolean isAscendingSorted(int[] arr) {
if (arr == null || arr.length < 2) return true;
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
if (arr[i] > arr[i + 1]) return false;
}
return true;
}
public static void main(String[] args) {
Sort sort = new Sort();
int[] nums = {9, 2, 4, 3, 5, 8, 7, 1, 6};
// 测试使用左侧作为快排的边界
int i = partition3(nums, 0, nums.length - 1);
System.out.println(i);
// 快排
sort.quickSort(nums, 0, nums.length - 1);
nums = new int[]{9, 2, 4, 3, 5, 8, 7, 1, 6};
bubbleSort2(nums);
nums = new int[]{9, 2, 4, 3, 5, 8, 7, 1, 6};
selectionSort2(nums);
nums = new int[]{9, 2, 4, 3, 5, 8, 7, 1, 6};
insertSort(nums);
nums = new int[]{9, 2, 4, 3, 5, 8, 7, 1, 6, 0};
mergeSort(nums, 0, nums.length - 1);
System.out.println(Arrays.toString(nums));
// nums = new int[]{9, 2, 4, 3, 5, 8, 7, 1, 6, 0};
// sort.bogoSort(nums);
// System.out.println("猴子排序");
// System.out.println(Arrays.toString(nums));
Arrays.sort(nums);
Collections.sort(new ArrayList<Integer>());
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1, 100);
HashMap<String, String> map = new HashMap<>();
map.put("", "");
map.put(null, null);
map.put(null, null);
map.replace("", "1");
}
}
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