Capitolo 16 Ordinamento e ricerca. Capitolo 16. Ordinamento e ricerca. Apogeo 2002 Horstmann Concetti di informatica e fondamenti di Java 2

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1 Capitolo 16 Ordinamento e ricerca 1

2 File SelectionSorter.java Questa classe ordina un array, usando l algoritmo di ordinamento per selezione. public class SelectionSorter Costruisce un ordinatore per anarray l array da ordinare public SelectionSorter(int[] anarray) a = anarray; Ordina l array gestito da questo ordinatore. 2

3 public void sort() for (int i = 0; i < a.length 1; i++) int minpos = minimumposition(i); swap(minpos, i); Trova l elemento minimo in una parte terminale dell from la prima posizione in a che va la posizione dell elemento minimo presente nell intervallo a[from]...a[a.length 1] 3

4 private int minimumposition(int from) int minpos = from; for (int i = from + 1; i < a.length; i++) if (a[i] < a[minpos]) minpos = i; return minpos; Scambia due elementi nell i la posizione del primo j la posizione del secondo elemento private void swap(int i, int j) int temp = a[i]; a[i] = a[j]; a[j] = temp; private int[] a; 4

5 File SelectionSortTest.java Questo programma collauda l algoritmo di ordinamento per selezione ordinando un array contenente numeri casuali. public class SelectionSortTest public static void main(string[] args) int[] a = ArrayUtil.randomIntArray(20, 100); ArrayUtil.print(a); SelectionSorter sorter = new SelectionSorter(a); sorter.sort(); ArrayUtil.print(a); 5

6 File ArrayUtil.java import java.util.random; Questa classe contiene metodi utili per la manipolazione di array. public class ArrayUtil Costruisce un array contenente valori length la lunghezza dell n il numero di valori casuali un array contenente length numeri casuali compresi fra 0 e n-1 public static int[] randomintarray(int length, int n) int[] a = new int[length]; Random generator = new Random(); for (int i = 0; i < a.length; i++) a[i] = generator.nextint(n); 6

7 return a; Stampa tutti gli elementi di un a l array a stampare public static void print(int[] a) for (int i = 0; i < a.length; i++) System.out.print(a[i] + " "); System.out.println(); 7

8 File StopWatch.java Un cronometro accumula il tempo mentre è in azione. Potete avviare e arrestare ripetutamente il cronometro. Potete utilizzare un cronometro per misurare il tempo di esecuzione di un programma. public class StopWatch Costruisce un cronometro fermo e senza tempo accumulato. public StopWatch() reset(); Fa partire il cronometro, iniziando ad accumulare il tempo. 8

9 public void start() if (isrunning) return; isrunning = true; starttime = System.currentTimeMillis(); Ferma il cronometro. Il tempo non viene più accumulato e viene sommato al tempo trascorso. public void stop() if (!isrunning) return; isrunning = false; long endtime = System.currentTimeMillis(); elapsedtime = elapsedtime + endtime starttime; Restituisce il tempo totale il tempo totale trascorso 9

10 public long getelapsedtime() if (isrunning) long endtime = System.currentTimeMillis(); elapsedtime = elapsedtime + endtime starttime; starttime = endtime; return elapsedtime; Ferma il cronometro e azzera il tempo totale trascorso. public void reset() elapsedtime = 0; isrunning = false; private long elapsedtime; private long starttime; private boolean isrunning; 10

11 File SelectionSortTimer.java import javax.swing.joptionpane; Questo programma misura il tempo richiesto per ordinare con l algoritmo di ordinamento per selezione un array di dimensione specificata dall utente. public class SelectionSortTimer public static void main(string[] args) String input = JOptionPane.showInputDialog( "Enter array size:"); int n = Integer.parseInt(input); 11

12 // costruisce un array casuale int[] a = ArrayUtil.randomIntArray(n, 100); SelectionSorter sorter = new SelectionSorter(a); // usa il cronometro per prendere il tempo StopWatch timer = new StopWatch(); timer.start(); sorter.sort(a); timer.stop(); System.out.println("Elapsed time: + timer.getelapsedtime() + " milliseconds"); System.exit(0); 12

13 Figura 1 Tempo impiegato dall ordinamento per selezione 13

14 File MergeSorter.java Questa classe ordina un array, usando l algoritmo di ordinamento per fusione. public class MergeSorter Costruisce un ordinatore per anarray l array da ordinare public MergeSorter(int[] anarray) a = anarray; Ordina l array gestito da questo ordinatore per fusione. 14

15 public void sort() if (a.length <= 1) return; int[] first = new int[a.length / 2]; int[] second = new int[a.length first.length]; System.arraycopy(a, 0, first, 0, first.length); System.arraycopy(a, first.length, second, 0, second.length); MergeSorter firstsorter = new MergeSorter(first); MergeSorter secondsorter = new MergeSorter(second); firstsorter.sort(); secondsorter.sort(); merge(first, second); 15

16 Fonde due array ordinati per generare l array che deve essere ordinato da questo ordinatore per first il primo array second il secondo array ordinato private void merge(int[] first, int[] second) // fonde le due metà in un array temporaneo // il prossimo elemento da considerare nel primo array int ifirst = 0; // il prossimo elemento da considerare nel secondo array int isecond = 0; // la prossima posizione libera nell array a int j = 0; 16

17 // finché né ifirst né isecond oltrepassano la fine, // sposta in a l elemento minore while (ifirst < first.length && isecond < second.length) if (first[ifirst] < second[isecond]) a[j] = first[ifirst]; ifirst++; else a[j] = second[isecond]; isecond++; j++; 17

18 // Notate che soltanto una delle due copiature // seguenti viene eseguita // Copia tutti i valori che rimangono nel primo array System.arraycopy(first, ifirst, a, j, first.length ifirst); // Copia tutti i valori che rimangono nel secondo array System.arraycopy(second, isecond, a, j, second.length isecond); private int[] a; 18

19 File MergeSortTest.java Questo programma collauda l algoritmo di ordinamento per fusione ordinando un array che contiene numeri casuali. public class MergeSortTest public static void main(string[] args) int[] a = ArrayUtil.randomIntArray(20, 100); ArrayUtil.print(a); MergeSorter sorter = new MergeSorter(a); sorter.sort(); ArrayUtil.print(a); 19

20 Figura 2 Tempo di esecuzione dell orientamento per fusione (rettangoli) confrontato con il tempo di esecuzione dell ordinamento per selezione (cerchi) 20

21 Figura 3 Il Different Engine di Babbage 21

22 Figura 4 Suddividere una porzione 22

23 Figura 5 Estendere le porzioni 23

24 File LinearSearcher.java Una classe per eseguire ricerche lineari in un array. public class LinearSearcher Costruisce l oggetto di tipo anarray un array di numeri interi public LinearSearcher(int[] anarray) a = anarray; 24

25 Trova un valore in un array usando l algoritmo di ricerca v il valore da l indice in cui si trova il valore, oppure 1 se non è presente nell array public int search(int v) for (int i = 0; i < a.length; i++) if (a[i] == v) return i; return 1; private int[] a; 25

26 File LinearSearchTest.java import javax.swing.joptionpane; Questo programma collauda l algoritmo di ricerca lineare. public class LinearSearchTest public static void main(string[] args) // costruisci un array casuale int[] a = ArrayUtil.randomIntArray(20, 100); ArrayUtil.print(a); LinearSearcher searcher = new LineareSearcher(a); boolean done = false; while (!done) 26

27 String input = JOptionPane.showInputDialog( "Enter number to search for, " + "Cancel to quit:"); if (input == null) done = true; else int n = Integer.parseInt(input); int pos = searcher.search(n); System.out.println( "Found in position " + pos); System.exit(0); 27

28 File BinarySearcher.java Una classe per eseguire ricerche binarie in un array. public class BinarySearcher Costruisce un oggetto di tipo anarray un array ordinato di numeri interi public BinarySearcher(int[] anarray) a = anarray; Trova un valore in un array ordinato, utilizzando l algoritmo della ricerca v il valore da l indice della posizione in cui si trova il valore, oppure 1 se non è presente 28

29 public int search(int v) int low = 0; int high = a.length 1; while (low <= high) int mid = (low + high) / 2; int diff = a[mid] v; if (diff == 0) // a[mid] == v return mid; else if (diff < 0) // a[mid] < v low = mid + 1; else high = mid 1; return 1; private int[] a; 29

30 File PurseTest.java import javax.swing.joptionpane; Questa classe collauda la classe Purse chiedendo all utente di aggiungere monete ad un borsellino e stampandone il contenuto, ordinato in base al valore delle monete. public class PurseTest public static void main(string[] args) double NICKEL_VALUE = 0.05; double DIME_VALUE = 0.1; double QUARTER_VALUE = 0.25; Purse mypurse = new Purse(); boolean done = false; while (!done) 30

31 String input = JOptionPane.showInputDialog( "Enter coin name or Cancel"); if (input == null) done = true; else double value = 0; if (input.equals("nickel")) value = NICKEL_VALUE; else if (input.equals("dime")) value = DIME_VALUE; else if (input.equals("quarter")) value = QUARTER_VALUE; if (value!= 0) Coin c = new Coin(value, input); mypurse.add(c); System.out.println( "The content of the purse is " + mypurse); System.exit(0); 31