快速排序

本文介绍了一种改进的快速排序算法实现,该算法采用三数取中法选择枢纽元,并结合插入排序提高排序效率。通过具体代码示例展示了如何在Java中实现此算法,并给出了一组随机生成的数据进行性能测试。

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

/**
 * Created by Alan on 2016/12/26.
 */
public class QuickSort {
    public static final int CUTOFF=10;
    public static <T>void print(T[] data){
        System.out.println(Arrays.toString(data));
    }
    public static <T extends Comparable<?super T>>void swap(T[] data,int a,int b){
            T t=data[a];
            data[a]=data[b];
            data[b]=t;
    }

    /**
     * 取得枢纽元
     * 将数组最左元素、最右元素和中间元素这3个元素做比较,比较之后将最小元素放最左边,较大元素放中间,最大元素放最右边
     * 较大元素即为枢纽元
     * 这么一来,最左边元素一定是小元素,一定分在小元素数组里面;最右边元素一定是大元素,一定分在大元素数组里面。所以在后面进行快排的时候,这两个数据不用参与比较
     * 于是,将枢纽元与倒数第二个元素交换位置,即倒数第二个元素成了枢纽元
     * @param data 数组
     * @param left 最左元素的索引
     * @param right 最右元素的索引
     * @param <T> 数组类型
     * @return 返回倒数第二个位置的元素
     */
    public static <T extends Comparable<?super T>>T median(T[] data,int left,int right){
        int center=(left+right)/2;
        if(data[left].compareTo(data[center])>0){
            swap(data,left,center);
        }
        if(data[left].compareTo(data[right])>0){
            swap(data,left,right);
        }
        if(data[center].compareTo(data[right])>0){
            swap(data,center,right);
        }
        swap(data,center,right-1);
        return data[right-1];
    }
    public static <T extends Comparable<?super T>>void quickSort(T[] data,int left,int right){
        //当数组的大小大于10时,进行快速排序;当数组大小小于或等于10时,进行插入排序
        if(left+CUTOFF<right+1){
            T pivot=median(data,left,right);    //枢纽元
            int i=left;
            int j=right-1;
            for(;;){
                while(data[++i].compareTo(pivot)<0){}
                while(data[--j].compareTo(pivot)>0){}
                if(i<j){
                    swap(data,i,j);
                }else{
                    break;
                }
            }
            swap(data,i,right-1);
            quickSort(data,left,i-1);
            quickSort(data,i+1,right);
        }else{
            insertionSort(data, left, right);
        }
    }

    /**
     * 插入排序
     * @param data 数组
     * @param left 通过插入排序进行排序的起始位置
     * @param right 通过插入排序进行排序的末尾位置
     * @param <T> 数组类型
     */
    public static <T extends Comparable<?super T>>void insertionSort(T[] data,int left,int right){
        int j;
        for(int i=left+1;i<=right;i++){
            T t=data[i];
            for(j=i;j>left && data[j-1].compareTo(t)>0;j--){
                data[j]=data[j-1];
            }
            data[j]=t;
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        Random rnd=new Random();
        Integer[] temp=new Integer[10000000];
        for(int x=0;x<temp.length;x++){
            temp[x]=rnd.nextInt(10000000);
        }
        long start=System.currentTimeMillis();
        quickSort(temp,0,temp.length-1);
        long end=System.currentTimeMillis();
        print(temp);
        System.out.println((end-start)+"ms");
    }
}

内容概要:本文详细介绍了如何使用STM32微控制器精确控制步进电机,涵盖了从原理到代码实现的全过程。首先,解释了步进电机的工作原理,包括定子、转子的构造及其通过脉冲信号控制转动的方式。接着,介绍了STM32的基本原理及其通过GPIO端口输出控制信号,配合驱动器芯片放大信号以驱动电机运转的方法。文中还详细描述了硬件搭建步骤,包括所需硬件的选择与连接方法。随后提供了基础控制代码示例,演示了如何通过定义控制引脚、编写延时函数和控制电机转动函数来实现步进电机的基本控制。最后,探讨了进阶优化技术,如定时器中断控制、S形或梯形加减速曲线、微步控制及DMA传输等,以提升电机运行的平稳性和精度。 适合人群:具有嵌入式系统基础知识,特别是对STM32和步进电机有一定了解的研发人员和技术爱好者。 使用场景及目标:①学习步进电机与STM32的工作原理及二者结合的具体实现方法;②掌握硬件连接技巧,确保各组件间正确通信;③理解并实践基础控制代码,实现步进电机的基本控制;④通过进阶优化技术的应用,提高电机控制性能,实现更精细和平稳的运动控制。 阅读建议:本文不仅提供了详细的理论讲解,还附带了完整的代码示例,建议读者在学习过程中动手实践,结合实际硬件进行调试,以便更好地理解和掌握步进电机的控制原理和技术细节。同时,对于进阶优化部分,可根据自身需求选择性学习,逐步提升对复杂控制系统的理解。
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