1.4 - 排序基础 - 测试算法的性能

    在很多时候，我们要对算法的性能有一个感性的认识。衡量一个算法性能如何，最简单的方法就是看这个算法在特定的数据集上的执行时间。为此，在SortTestHelper里新写一个方法：TestSort (  )，用来测试一个排序的算法。

SortTestHelper：

package algorithm;

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.Class;

public class SortTestHelper {

    // SortTestHelper不允许产生任何实例
    private SortTestHelper(){}

    // 生成有n个元素的随机数组,每个元素的随机范围为[rangeL, rangeR]
    public static Integer[] generateRandomArray(int n, int rangeL, int rangeR) {

        assert rangeL <= rangeR;

        Integer[] arr = new Integer[n];

        for (int i = 0; i < n; i++)
            arr[i] = new Integer((int)(Math.random() * (rangeR - rangeL + 1) + rangeL));
        return arr;
    }

    // 打印arr数组的所有内容
    public static void printArray(Object arr[]) {

        for (int i = 0; i < arr.length; i++){
            System.out.print( arr[i] );
            System.out.print( ' ' );
        }
        System.out.println();

        return;
    }

    // 判断arr数组是否有序
    public static boolean isSorted( ){

        for( int i = 0 ; i < arr.length - 1 ; i ++ )
            if( arr[i].compareTo(arr[i+1]) > 0 )
                return false;
        return true;
    }

    // 测试sortClassName所对应的排序算法排序arr数组所得到结果的正确性和算法运行时间
    public static void testSort(String sortClassName, Comparable[] arr){

        // 通过Java的反射机制，通过排序的类名，运行排序函数
        try{
            // 通过sortClassName获得排序函数的Class对象
            Class sortClass = Class.forName(sortClassName);
            // 通过排序函数的Class对象获得排序方法
            Method sortMethod = sortClass.getMethod("sort",new Class[]{Comparable[].class});
            // 排序参数只有一个，是可比较数组arr
            Object[] params = new Object[]{arr};

            long startTime = System.currentTimeMillis();
            // 调用排序函数
            sortMethod.invoke(null,params);
            long endTime = System.currentTimeMillis();

            assert isSorted( arr );

            System.out.println( sortClass.getSimpleName()+ " : " + (endTime-startTime) + "ms" );
        }
        catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

SelectionSort：

package algorithm;

import java.util.*;

public class SelectionSort {

    // 我们的算法类不允许产生任何实例
    private SelectionSort(){}

    public static <T extends Comparable<T>> void sort(T[] arr){

        int n = arr.length;
        for( int i = 0 ; i < n ; i ++ ){
            // 寻找[i, n)区间里的最小值的索引
            int minIndex = i;
            for( int j = i + 1 ; j < n ; j ++ )
                // 使用compareTo方法比较两个Comparable对象的大小
                if( arr[j].compareTo( arr[minIndex] ) < 0 )
                    minIndex = j;

            swap( arr , i , minIndex);
        }
    }

    private static void swap(Object[] arr, int i, int j) {
        Object t = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = t;
    }

    public static void main(String[] args) {

        // 测试排序算法辅助函数
        int N = 20000;
        Integer[] arr = SortTestHelper.generateRandomArray(N, 0, 100000);
        SelectionSort.sort( arr );
        SortTestHelper.printArray(arr);

        return;
    }
}