编程工作偶尔会遇到一些不常见问题需要处理,学编程处理问题也难免需要熟悉一些算法
以前学习的时候就遇到过一个看似简单的排序算法问题,当时的解决办法是我没有用过的,在此记录一下’’
问题 - 英文字符串排序
如下几个英文单词或者字母
apple,car, a,family,sky,application,app,baby,back,background,bad,bbbbb,bee,cafe ,cake,care
排序后的结果是
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/**
a
app
apple
application
baby
back
background
bad
bbbbb
bee
cafe
cake
car
care
family
sky
**/
规则逻辑
通过结果可知
a 与 app a排前面 (开头字母相同,短的排在前面)
back 与 backgroud back排在前面 (开头字母相同,短的排在前面)
application 与 baby application 排在前面(开头字母不同,从a-z依次排序)
设计实现
a=1 b=2 c=3 d=4 e=5 f=6 g=7 h=8 i=9 j=10
k=11 l=12 m=13 n=14 o=15 p=16 q=17 r=18 s=19 t=20
u=21 v=22 w=23 x=24 y=25 z=26
a代表的是 1
b代表的是 2
z 代表 26 就可以实现初步排序
但是 bbbbb与 bee 两个单词要实现 bee 在前,逻辑该怎么写呢
起初想法是,字母依次比较,bbbbb
与 bee
比较的第二个字母的时候, b
与 e
分别代表 2 和 5 所以bbbbb排前面,问题是一个一个字母比较看起来很麻烦,10个单词,10个都要比较
有以下解决方案,都有用到递归
方法一 通过单词获取权重进行排序(当初使用方法)
bbbbb
=> b =2 b=2 b=2 b=2 b=2
bee
=> b = 2 e =5 e = 5
权重数 Px
Px(bbbbb) = 2 + 2 * 27^-1 + 2 * 27^-2 + 2 * 27^-3 + 2 * 27^-4 = 2.079
Px(bee) = 2 + 5 * 27^-1 + 5 * 27^-2 = 2.192
通过这个计算方式可以获得权重值
Px(bbbbb) < Px(bee)
所以 bbbbb 排在 baby 前面
权重数27
这里为什么是 27 不是26 是考虑到一种情况,会导致排序失败
比如 az 与 b比较
Px(az) = 1 + 26 * 26^-1 = 2
Px(b) = 2
Px(az) = Px(b) 显然是错的 将26 改为 27 就可避免这个错误
优点
不管是任何单词,一千个也好,得出每个字符串对应的权重值,就能做到排序
代码实现
更新与2020-01-09,后面做了优化,区分字母大小写,权重改为53
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public static void main(String[] args) {
String[] noP = {"Baby","apple", "car", "A", "family", "B","b", "Sky", "application", "app", "baby", "back", "background",
"bad", "bbbbb", "bee", "cafe", "cake", "care" };
String[] nopTop = sortByWeights(noP);
for (String string : nopTop) {
System.out.print(string + ",");
}
System.out.println();
System.out.println("----------------------");
for (String string : nopTop) {
System.out.println("weights:\t" + getStrWeights(string,0) + "\t" + string);
}
}
/**
* for 权重排序
*
*/
public static String[] sortByWeights(String[] disorder) {
double[] weightsArr = new double[disorder.length];
HashMap<Double,Integer> recordMap = new HashMap<>();
// 计算每个字符串的权重值
for (int i=0; i<disorder.length ;i++) {
weightsArr[i] = getStrWeights(disorder[i],0);
recordMap.put(weightsArr[i],i);//保存权重值对应的字符串所在数组位置
}
// 将获取的权重值排序
Arrays.sort(weightsArr);
String[] sorderStr = new String[disorder.length];
int orderIndex = 0;
for (int i=0; i<sorderStr.length ;i++) {
// 拿出排好序的索引
orderIndex = recordMap.get(weightsArr[i]);
sorderStr[i] = disorder[orderIndex];
}
return sorderStr;
}
// 权重数值
private final static double weightsNum = 53;
/**
* for 计算字符串的权重值算法
* @param deep
* @param str
* @return weights
*/
public static double getStrWeights(String str,int deep) {
int c = str.charAt(deep);
boolean isUppercase = true;
if(c >= 97) {
c = c - 32;
isUppercase = false;
}
c = c - 64; // A,a -> 1; B,b -> 2
int molecular = c*2;
if(isUppercase) molecular--; //if(B) -> 3;if(b) -> 4; for end [Baby,baby]
// 这里考虑了大小写 如果字母是B 权重=3/53 小写b 权重=4/53 使小大小写也能排序
double weights = molecular / (Math.pow(weightsNum, deep));
return ++deep >= str.length() ? weights : weights + getStrWeights(str,deep); //递归到字符串末尾
}
运行main方法,控制台输出结果
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A,app,apple,application,B,Baby,b,baby,back,background,bad,bbbbb,bee,cafe,cake,car,care,family,Sky,
----------------------
weights: 1.0 A
weights: 2.6151655393378426 app
weights: 2.615328013590046 apple
weights: 2.615329041941876 application
weights: 3.0 B
weights: 3.0394956910738395 Baby
weights: 4.0 b
weights: 4.0394956910738395 baby
weights: 4.040019613506452 back
weights: 4.0400214752701284 background
weights: 4.0405838376646495 bad
weights: 4.076923067174232 bbbbb
weights: 4.192239231043076 bee
weights: 6.042075001511314 cafe
weights: 6.045634987271372 cake
weights: 6.050551797792809 car
weights: 6.050618967335452 care
weights: 12.047115878410484 family
weights: 37.43289426842293 Sky
缺点
考虑到前一种算法的计算,如果单词长度超过20或者更长,会导致计算量很大的问题
如果有一百个单词,比较计算很有必要,如果只有两个单词
bbbbbbbbbbbbbbbb 与 bar 比较 用权重法不合适,因为只有两个单词没比较计算这么多,就能得出排序结论,下面就讲讲另一种排序算法
方法二 逐个字母计算排序
下面说一下新思路,逐个比较
apple,car, a,family,sky,application,app,baby,back,background,bad,bbbbb,bee,cafe ,cake,care
还是上面的单词
- 首先获取每个字符串的第一个字母
第一个字母为 a 的 全部取出
apple a application app
比较他们的第二个字母 a 没有第二个字母,自然排在最前面,依次类推,使用递归即可完成排序
因为临时想到的一种排序方法,用到了TreeSet HashMap ArrayList 工具类,感觉还可以后期优化。
代码如下:
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package javabasis.algorithm;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.TreeMap;
/**
* 字段排序算法
*
* @author Narule
*
*/
public class StringAlgorithm {
/**
* 逐个字母比较排序
*
* @param disorder
* @return orderly
*/
public static String[] nopTop(String[] disorder) {
int index = 0;
int end = disorder.length;
String[] orderly = new String[end]; // 新建排序后的数组
TreeMap<Character, List<String>> treeMap = new TreeMap<>(); // 排序工具类,key是按照大小排序的
List<String> list = null;
// 收集字符串首字母信息
for (String str : disorder) {
char cTag = str.charAt(0);
list = treeMap.get(cTag);
if (list == null) {
list = new ArrayList<>(1);
}
list.add(str);
treeMap.put(cTag, list);
}
// 通过收集的首字母信息给字符串排序
Set<Character> keySet = treeMap.keySet();
for (char cTag : keySet) {
list = treeMap.get(cTag);
if (list != null && list.size() > 0) {
if (list.size() < 2) { // 如果只有一个字符串,不需要递归
for (String string : list) {
orderly[index] = string;
index++;
}
} else { // 如果有两个以上字符串,开头字母相同,可能需要递归排序
ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<>(0);
for (String string : list) {
if (string.length() > 1) { // 字符串长度大于2的,需要添加到list,准备下一次递归排序用到
arrayList.add(string.substring(1));
} else {
orderly[index] = string;
index++;
}
}
if (arrayList.size() > 1) {
String[] array = new String[arrayList.size()];
int i = 0;
for (String string : arrayList) {
array[i] = string;
i++;
}
array = nopTop(array); // 还需要递归排序 back background -> ack ackground
for (String string : array) {
orderly[index] = cTag + string;
index++;
}
} else if (arrayList.size() == 1) {
orderly[index] = cTag + arrayList.get(0);
index++;
}
}
}
}
treeMap.clear();
return orderly; // 排序后的字符串数组
}
public static void main(String[] args) {
String[] noP = { "apple", "car", "a", "family", "sky", "application", "app", "baby", "back", "background",
"bad", "bbbbb", "bee", "cafe", "cake", "care" };
String[] nopTop = nopTop(noP);
for (String string : nopTop) {
System.out.println(string);
}
}
}
此方法用到TreeMap,这是Java工具类,自带排序效果,对此有疑问可以查看java源代码,或介绍文档
优点
没有很大的计算量
缺点
使用TreeMap ArrayList 对象,递归过多也会出现内存损耗过大或者溢出的情况
未完,后期待优化