算法导论Java实现-随机化数组的两种方式（5.3章节）

package lhz.algorithm.chapter.five;
/**
* 随机数组两种实现，《算法导论》第五章第三节
* 本文地址：http://mushiqianmeng.blog.51cto.com/3970029/734384
* @author lihzh(苦逼coder)
*/
public class RandomArray {
private static int[] arrayOne = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,
11, 12, 13 };
private static int[] arrayTwo = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,
11, 12, 13 };
public static void main(String[] args) {
//随机方式一，排列数组一
permuteBySorting(arrayOne);
//打印数组一
printArray(arrayOne);
System.out.println("");
//随机方式二，排列数组二
randomizeInPlace(arrayTwo);
//打印数组二
printArray(arrayTwo);
}
/**
* 随机化数组方式一，采用优先级数组比照方式
* PERMUTE-BY-SORTING(A)
* 1 n ← length[A]
* 2 for i ← 1 to n
* 3 do P[i] =RANDOM(1, n^3)
* 4 sort A, using P as sort keys
* 5 return A
*/
private static void permuteBySorting(int[] input) {
int n = input.length;
int[] p = new int[n];
for (int i = 0; i < n; i++) {
p[i] = randomValue(n);
}
mergeSort(input, p);
/*
*复杂度分析：
*因为采用了合并排序，所以可知复杂度为:Θ(n lg n)
*/
}
/**
* 随机化数组方式二，直接位置交换方式
* 复杂度为：O(n)
* RANDOMIZE-IN-PLACE(A)
* 1 n ← length[A]
* 2 for i ← to n
* 3 do swap A[i] ↔ A[RANDOM(i, n)]
* @param input
*/
private static void randomizeInPlace(int[] input) {
int n = input.length;
for (int i = 0; i < n; i++) {
int index = (int) (Math.random() * (n - i - 1) + i);
int temp = input[index];
input[index] = input[i];
input[i] = temp;
}
}
/**
* 产生从1到n^3的随机数
* @param n
* @return
*/
private static int randomValue(int n) {
return (int) (Math.random() * (n * n * n - 1) + 1);
}
/**
* 改写的合并排序，根据数组P中定义的优先级决定顺序。
* @param array
* @return
*/
private static int[] mergeSort(int[] array, int[] keyArray) {
// 如果数组的长度大于1，继续分解数组
if (array.length > 1) {
int leftLength = array.length / 2;
int rightLength = array.length - leftLength;
// 创建两个新的数组
int[] left = new int[leftLength];
int[] right = new int[rightLength];
// 创建两个新的key数组
int[] leftKey = new int[leftLength];
int[] rightKey = new int[rightLength];
// 将array中的值分别对应复制到两个子数组中
for (int i = 0; i < leftLength; i++) {
left[i] = array[i];
leftKey[i] = keyArray[i];
}
for (int i = 0; i < rightLength; i++) {
right[i] = array[leftLength + i];
rightKey[i] = keyArray[leftLength + i];
}
// 递归利用合并排序，排序子数组
left = mergeSort(left,leftKey);
right = mergeSort(right,rightKey);
// 设置初始索引
int i = 0;
int j = 0;
for (int k = 0; k < array.length; k++) {
// 如果左边数据索引到达边界则取右边的值
if (i == leftLength && j < rightLength) {
array[k] = right[j];
j++;
// 如果右边数组索引到达边界，取左数组的值
} else if (i < leftLength && j == rightLength) {
array[k] = left[i];
i++;
// 如果均未到达边界，则根据优先级数组中定义的顺序排序
} else if (i < leftLength && j < rightLength) {
if (leftKey[i] > rightKey[j]) {
array[k] = right[j];
j++;
} else if (leftKey[i] < rightKey[j]){
array[k] = left[i];
i++;
}
}
}
}
return array;
}
private static void printArray(int[] array) {
for (int i : array) {
System.out.print(i + " ");
}
}
}

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