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体系学习班/class08/Code05_ShellSort.java

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+package class08;
+
+// 这是希尔排序，课上没有讲，因为比较简单，有兴趣的同学可以看一下
+// 今天在面试场上也基本不怎么问了
+// 这个排序就是调整步长的插入排序，也可以认为是插入排序的小改进版本
+// 改变不了时间复杂度，只是优化了常数时间
+// 我还写了和插入排序的性能对比
+public class Code05_ShellSort {
+
+	public static void shellSort(int[] arr) {
+		if (arr == null || arr.length < 2) {
+			return;
+		}
+		// 步长依次为5、2、1
+		// 在插入排序中，一步一步往前交换，直到左边的数<=当前的数，停止
+		// 在希尔排序中，如果步长依次为5、2、1
+		// 那么来到每个数，每次跳5步往前交换，直到往前5步的数<=当前的数，停止
+		// 然后再来到每个数，每次跳3步往前交换，直到往前3步的数<=当前的数，停止
+		// 然后再来到每个数，每次跳1步往前交换，直到往前1步的数<=当前的数，停止
+		int[] step = { 5, 2, 1 };
+		for (int s = 0; s < step.length; s++) {
+			for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
+				for (int j = i - step[s]; j >= 0 && arr[j] > arr[j + step[s]]; j -= step[s]) {
+					swap(arr, j, j + step[s]);
+				}
+			}
+		}
+	}
+
+	public static void swap(int[] arr, int i, int j) {
+		int tmp = arr[i];
+		arr[i] = arr[j];
+		arr[j] = tmp;
+	}
+
+	// 为了测试
+	public static void insertionSort(int[] arr) {
+		if (arr == null || arr.length < 2) {
+			return;
+		}
+		// 不只1个数
+		for (int i = 1; i < arr.length; i++) { // 0 ~ i 做到有序
+			for (int j = i - 1; j >= 0 && arr[j] > arr[j + 1]; j--) {
+				swap(arr, j, j + 1);
+			}
+		}
+	}
+
+	// 为了测试
+	public static int[] generateRandomArray(int len, int maxValue) {
+		int[] arr = new int[len];
+		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
+			arr[i] = (int) ((maxValue + 1) * Math.random()) - (int) (maxValue * Math.random());
+		}
+		return arr;
+	}
+
+	// 为了测试
+	public static int[] copyArray(int[] arr) {
+		if (arr == null) {
+			return null;
+		}
+		int[] res = new int[arr.length];
+		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
+			res[i] = arr[i];
+		}
+		return res;
+	}
+
+	// 为了测试
+	public static boolean isEqual(int[] arr1, int[] arr2) {
+		if ((arr1 == null && arr2 != null) || (arr1 != null && arr2 == null)) {
+			return false;
+		}
+		if (arr1 == null && arr2 == null) {
+			return true;
+		}
+		if (arr1.length != arr2.length) {
+			return false;
+		}
+		for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
+			if (arr1[i] != arr2[i]) {
+				return false;
+			}
+		}
+		return true;
+	}
+
+	// 为了测试
+	public static void printArray(int[] arr) {
+		if (arr == null) {
+			return;
+		}
+		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
+			System.out.print(arr[i] + " ");
+		}
+		System.out.println();
+	}
+
+	// 为了测试
+	public static void main(String[] args) {
+		int testTime = 500000;
+		int maxSize = 100;
+		int maxValue = 100;
+		boolean succeed = true;
+		for (int i = 0; i < testTime; i++) {
+			int len = (int) (Math.random() * maxSize);
+			int[] arr1 = generateRandomArray(len, maxValue);
+			int[] arr2 = copyArray(arr1);
+			shellSort(arr1);
+			insertionSort(arr2);
+			if (!isEqual(arr1, arr2)) {
+				succeed = false;
+				printArray(arr1);
+				printArray(arr2);
+				break;
+			}
+		}
+		System.out.println(succeed ? "功能测试通过！" : "功能测试不通过！");
+		int len = 100000;
+		System.out.println("数据样本长度 : " + len);
+		int[] arr1 = generateRandomArray(len, maxValue);
+		int[] arr2 = copyArray(arr1);
+		long start = 0;
+		long end = 0;
+		start = System.currentTimeMillis();
+		shellSort(arr1);
+		end = System.currentTimeMillis();
+		System.out.println("希尔排序运行时间 : " + (end - start) + " 毫秒");
+		start = System.currentTimeMillis();
+		insertionSort(arr2);
+		end = System.currentTimeMillis();
+		System.out.println("插入排序运行时间 : " + (end - start) + " 毫秒");
+	}
+
+}