【算法学习系列】05 - 对数器的说明与使用-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【算法学习系列】05 - 对数器的说明与使用。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

对数器说明

在算法领域中，对数器指的是一个用于测试算法正确性的工具。对于一个需要被测试的算法A，对数器会生成一组随机数据，然后将这组随机数据作为输入分别传递给算法A和一个暴力算法B，然后比较两者的输出结果是否相同。

如果A和B的输出结果相同，则说明A的实现是正确的。否则需要进一步检查并修复A的实现。使用对数器可以帮助程序员在开发算法时更快速地发现并修复错误，提高开发效率。

对数器使用

创建随机样本生成器

我们后面会来验证选择排序算法的正确性，所以这里先实现一个随机样本生成器：返回一个数组 arr，arr的长度∈[0, maxLen - 1]，arr中的每个值∈[0, maxValue - 1]。其中 maxLen 和 maxValue 当作参数传入。

该随机样本生成器可以生成一个随机长度和随机值的数组。实现如下：

	// 返回一个数组 arr、arr的长度∈[0, maxLen - 1]、arr中的每个值∈[0, maxValue - 1]
    private int[] createRandomArr(int maxLen, int maxValue){
        int len = (int)(Math.random() * maxLen);
        int[] arr = new int[len];
        for (int i = 0;i < len;i++){
            arr[i] = (int)(Math.random() * maxValue);
        }
        return arr;
    }

实现 isSorted(int[] arr) 函数验证排序正确性

实现代码如下：

	// 验证数组是否排序正确（值是否从小到大排序）
    private boolean isSorted(int[] arr){
        if (arr.length < 2){
            return true;
        }
        int max = arr[0];
        for (int i = 1;i < arr.length;i++){
            if (max > arr[i]){
                return false;
            }
            max = arr[i];
        }
        return true;
    }

后面验证选择排序算法功能正确性需要使用到：

isSorted(int[] arr) 函数返回 true 表示排序正确，返回 false 表示排序错误。

实现选择排序算法

排序工具类实现代码如下：

package com.example.myapplication.util;

/**
 * 排序工具类
 */
public class SortUtil {

    private static volatile SortUtil sortUtil;

    private SortUtil() {
    }

    public static SortUtil instance(){
        if (sortUtil == null){
            synchronized (SortUtil.class){
                if (sortUtil == null){
                    sortUtil = new SortUtil();
                }
            }
        }
        return sortUtil;
    }

    // 选择排序算法
    public static void selectionSort(int[] arr){
        if (arr == null || arr.length < 2){
            return;
        }
        for (int i = 0;i < arr.length - 1;i++){
            int minIndex = i;
            for (int j = i + 1;j < arr.length;j++){
                if (arr[minIndex] > arr[j]){
                    minIndex = j;
                }
            }
            swap(arr, minIndex, i);
        }
    }

    // 交换数组 arr 中下标 i 和 j 的值
    private static void swap(int[] arr, int i, int j){
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }
}

进行大样本随机测试验证算法正确性

这里进行一万次随机数组生成并使用选择排序算法排序。

测试代码如下：

	// 做一万次大样本随机测试 验证选择排序算法正确性
	private void useLogarithm() {
        int maxLen = 10;
        int maxValue = 1000;

        // 做一万次大样本随机测试 验证选择排序算法正确性
        int testCount = 10000;
        boolean isWrong = false;
        for (int i = 0;i < testCount;i++){
            int[] randomArr = createRandomArr(maxLen, maxValue);
            // 对生成的随机数组进行选择排序
            SortUtil.selectionSort(randomArr);
            if (!isSorted(randomArr)){
                // 选择排序算法错误
                isWrong = true;
                break;
            }
        }
        // 结果验证
        if (isWrong){
            System.out.println(":> 通过进行大样本随机测试，算法存在错误。");
        }else {
            System.out.println(":> 通过进行大样本随机测试，算法功能正确。");
        }
    }