7.4 排序算法的性能测试

以下是一个简单的性能测试框架,用于比较不同排序算法的实际运行时间:

java
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import java.util.Arrays;
import java.util.Random;

public class SortingBenchmark {
    
    public static void main(String[] args) {
        int[] sizes = {100, 1000, 10000, 100000};
        
        for (int size : sizes) {
            System.out.println("数组大小: " + size);
            
            int[] original = generateRandomArray(size);
            
            benchmarkSort("冒泡排序", original.clone(), BubbleSort::sort);
            benchmarkSort("选择排序", original.clone(), SelectionSort::sort);
            benchmarkSort("插入排序", original.clone(), InsertionSort::sortOptimized);
            benchmarkSort("希尔排序", original.clone(), ShellSort::sort);
            benchmarkSort("堆排序", original.clone(), HeapSort::sort);
            benchmarkSort("快速排序", original.clone(), QuickSort::sort);
            benchmarkSort("归并排序", original.clone(), MergeSort::sort);
            benchmarkSort("基数排序", original.clone(), RadixSort::sortLSD);
            benchmarkSort("Arrays.sort", original.clone(), Arrays::sort);
            
            System.out.println();
        }
    }
    
    private static int[] generateRandomArray(int size) {
        Random random = new Random();
        int[] arr = new int[size];
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            arr[i] = random.nextInt(size * 10);
        }
        return arr;
    }
    
    private static void benchmarkSort(String name, int[] arr, SortFunction sortFunction) {
        long startTime = System.nanoTime();
        sortFunction.sort(arr);
        long endTime = System.nanoTime();
        
        double durationMs = (endTime - startTime) / 1_000_000.0;
        
        // 验证排序结果
        boolean sorted = isSorted(arr);
        
        System.out.printf("%-12s: %10.2f ms  %s%n", name, durationMs, sorted ? "✓" : "✗ 排序失败");
    }
    
    private static boolean isSorted(int[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            if (arr[i] > arr[i + 1]) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
    
    @FunctionalInterface
    interface SortFunction {
        void sort(int[] arr);
    }
}