java Arrays.sort() 深入理解java中Arrays.sort()的用法

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java Arrays.sort() 深入理解java中Arrays.sort()的用法

github_38838414   2021-04-22 我要评论

Java的Arrays类中有一个sort()方法,该方法是Arrays类的静态方法,在需要对数组进行排序时,非常的好用。

但是sort()的参数有好几种,基本上是大同小异,下面是以int型数组为例的Arrays.sort()的典型用法

import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;

/**
 * Arrays.sort()排序
 */
public class SortTest
{
  public static void main(String []args)
  {
    int[] ints=new int[]{2,324,4,57,1};

    System.out.println("增序排序后顺序");
    Arrays.sort(ints);
    for (int i=0;i<ints.length;i++)
    {
      System.out.print(ints[i]+" ");
    }

    System.out.println("\n减序排序后顺序");
    //要实现减序排序,得通过包装类型数组,基本类型数组是不行滴
    Integer[] integers=new Integer[]{2,324,4,4,6,1};
    Arrays.sort(integers, new Comparator<Integer>()
    {
      /*
      * 此处与c++的比较函数构成不一致
      * c++返回bool型,而Java返回的为int型
      * 当返回值>0时
      * 进行交换,即排序(源码实现为两枢轴快速排序)
       */
      public int compare(Integer o1, Integer o2)
      {
        return o2-o1;
      }


      public boolean equals(Object obj)
      {
        return false;
      }
    });
    for (Integer integer:integers)
    {
      System.out.print(integer+" ");
    }

    System.out.println("\n对部分排序后顺序");
    int[] ints2=new int[]{212,43,2,324,4,4,57,1};
    //对数组的[2,6)位进行排序

    Arrays.sort(ints2,2,6);
    for (int i=0;i<ints2.length;i++)
    {
      System.out.print(ints2[i]+" ");
    }

  }
}

排序结果如下

增序排序后顺序
1 2 4 57 324
减序排序后顺序
324 6 4 4 2 1
对部分排序后顺序
212 43 2 4 4 324 57 1

打开Arrays.sort()源码,还是以int型为例,其他类型也是大同小异

 public static void sort(int[] a) {
    DualPivotQuicksort.sort(a, 0, a.length - 1, null, 0, 0);
  }

 public static void sort(int[] a, int fromIndex, int toIndex) {
    rangeCheck(a.length, fromIndex, toIndex);
    DualPivotQuicksort.sort(a, fromIndex, toIndex - 1, null, 0, 0);
  }

从源码中发现,两种参数类型的sort方法都调用了 DualPivotQuicksort.sort()方法
继续跟踪源码

static void sort(int[] a, int left, int right,
           int[] work, int workBase, int workLen) {
    // Use Quicksort on small arrays
    if (right - left < QUICKSORT_THRESHOLD) {
      sort(a, left, right, true);
      return;
    }

    /*
     * 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;
    }
  }

结合文档以及源代码,我们发现,jdk中的Arrays.sort()的实现是通过所谓的双轴快排的算法

/**
 * This class implements the Dual-Pivot Quicksort algorithm by
 * Vladimir Yaroslavskiy, Jon Bentley, and Josh Bloch. The algorithm
 * offers O(n log(n)) performance on many data sets that cause other
 * quicksorts to degrade to quadratic performance, and is typically
 * faster than traditional (one-pivot) Quicksort implementations.
 *
 * All exposed methods are package-private, designed to be invoked
 * from public methods (in class Arrays) after performing any
 * necessary array bounds checks and expanding parameters into the
 * required forms.
 *
 * @author Vladimir Yaroslavskiy
 * @author Jon Bentley
 * @author Josh Bloch
 *
 * @version 2011.02.11 m765.827.12i:5\7pm
 * @since 1.7
 */

Java1.8的快排是一种双轴快排,顾名思义:双轴快排是基于两个轴来进行比较,跟普通的选择一个点来作为轴点的快排是有很大的区别的,双轴排序利用了区间相邻的特性,对原本的快排进行了效率上的提高,很大程度上是利用了数学的一些特性。。。。。嗯。。。反正很高深的样子

算法步骤

1.对于很小的数组(长度小于27),会使用插入排序。
2.选择两个点P1,P2作为轴心,比如我们可以使用第一个元素和最后一个元素。
3.P1必须比P2要小,否则将这两个元素交换,现在将整个数组分为四部分:
(1)第一部分:比P1小的元素。
(2)第二部分:比P1大但是比P2小的元素。
(3)第三部分:比P2大的元素。
(4)第四部分:尚未比较的部分。
在开始比较前,除了轴点,其余元素几乎都在第四部分,直到比较完之后第四部分没有元素。
4.从第四部分选出一个元素a[K],与两个轴心比较,然后放到第一二三部分中的一个。
5.移动L,K,G指向。
6.重复 4 5 步,直到第四部分没有元素。
7.将P1与第一部分的最后一个元素交换。将P2与第三部分的第一个元素交换。
8.递归的将第一二三部分排序。

疑问:为啥不用泛型

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