java 中冒泡、二分、快速算法详解

1、冒泡算法的原理:

冒泡排序算法的一般性策略：搜索整个值列，比较相邻元素，如果两者的相对次序不对，则交换它们，其结果是最大值“想水泡一样”移动到值列的最后一个位置上，这也是它在最终完成排序的值列中合适的位置。然后再次搜索值列，将第二大的值移动至倒数第二个位置上，重复该过程，直至将所有元素移动到正确的位置上。

下面是两个Java冒泡算法程序

2、冒泡代码如下：

public class BubbleSort {
  public static void bubbleSort(int[] a) {
    int temp;
    for (int i = 0; i < a.length - 1; ++i) {
      for (int j = a.length - 1; j > i; --j) {
        if (a[j] < a[j - 1]) {
          temp = a[j];
          a[j] = a[j - 1];
          a[j - 1] = temp;
        }
      }
    }

  }

  public static void main(String[] args) {

    int a[] = { 49,38,65,97,76,13,27,49};
    bubbleSort(a);
    System.out.println(Arrays.toString(a));
  }

}

2、二分算法

（1）前提:二分查找的前提是需要查找的数组必须是已排序的，我们这里的实现默认为升序

（2）原理：将数组分为三部分，依次是中值（所谓的中值就是数组中间位置的那个值）前，中值，中值后；将要查找的值和数组的中值进行比较，若小于中值则在中值前面找，若大于中值则在中值后面找，等于中值时直接返回。然后依次是一个递归过程，将前半部分或者后半部分继续分解为三部分。可能描述得不是很清楚，若是不理解可以去网上找。从描述上就可以看出这个算法适合用递归来实现，可以用递归的都可以用循环来实现。所以我们的实现分为递归和循环两种，可以根据代码来理解算法

（3）实现：代码如下

 package org.cyxl.algorithm.search; 

  /**
  * 二分查找
  * @author cyxl
  *
  */
  public class BinarySearch {
    private int rCount=0;
    private int lCount=0; 

    /**
    * 获取递归的次数
    * @return
    */
    public int getrCount() {
      return rCount;
    } 

    /**
    * 获取循环的次数
    * @return
    */
    public int getlCount() {
      return lCount;
    }
  /**
    * 执行递归二分查找，返回第一次出现该值的位置
    * @param sortedData  已排序的数组
    * @param start     开始位置
    * @param end      结束位置
    * @param findValue   需要找的值
    * @return       值在数组中的位置，从0开始。找不到返回-1
    */
    public int searchRecursive(int[] sortedData,int start,int end,int findValue)
    {
      rCount++;
      if(start<=end)
      {
       //中间位置
        int middle=(start+end)>>1;  //相当于(start+end)/2
        //中值
        int middleValue=sortedData[middle]; 

        if(findValue==middleValue)
        {
          //等于中值直接返回
      return middle;
        }
        else if(findValue<middleValue)
        {
          //小于中值时在中值前面找
          return searchRecursive(sortedData,start,middle-1,findValue);
        }
        else
        {
         //大于中值在中值后面找
          return searchRecursive(sortedData,middle+1,end,findValue);
        }
      }
      else
      {
        //找不到
        return -1;
      }
    }
   /**
    * 循环二分查找，返回第一次出现该值的位置
    * @param sortedData  已排序的数组
    * @param findValue   需要找的值
    * @return       值在数组中的位置，从0开始。找不到返回-1
    */
    public int searchLoop(int[] sortedData,int findValue)
    {
      int start=0;
     int end=sortedData.length-1; 

      while(start<=end)
      {
        lCount++;
        //中间位置
        int middle=(start+end)>>1;  //相当于(start+end)/2
        //中值
       int middleValue=sortedData[middle]; 

       if(findValue==middleValue)
        {
          //等于中值直接返回
          return middle;
       }
      else if(findValue<middleValue)
        {
          //小于中值时在中值前面找
          end=middle-1;
       }
       else
        {
          //大于中值在中值后面找
          start=middle+1;
        }
      }
      //找不到
      return -1;
    }
  } 

4、测试代码

package org.cyxl.algorithm.search.test; 

  import org.cyxl.algorithm.search.BinarySearch;
  import org.junit.Test; 

  public class BinarySearchTest {
    @Test
    public void testSearch()
    {
      BinarySearch bs=new BinarySearch(); 

      int[] sortedData={1,2,3,4,5,6,6,7,8,8,9,10};
      int findValue=9;
      int length=sortedData.length; 

     int pos=bs.searchRecursive(sortedData, 0, length-1, findValue);
      System.out.println("Recursice:"+findValue+" found in pos "+pos+";count:"+bs.getrCount());
      int pos2=bs.searchLoop(sortedData, findValue); 

      System.out.println("Loop:"+findValue+" found in pos "+pos+";count:"+bs.getlCount());
    }
  } 

5、总结：这种查找方式的使用场合为已排序的数组。可以发现递归和循环的次数是一样的

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