public class QuickSort3Ways {

    // 我们的算法类不允许产生任何实例
    private QuickSort3Ways(){}

    // 递归使用快速排序,对arr[l...r]的范围进行排序
    private static void sort(Comparable[] arr, int l, int r){
        // 对于小规模数组, 使用插入排序
        if( r - l <= 15 ){
            InsertionSort.sort(arr, l, r);
            return;
        }

        // 随机在arr[l...r]的范围中, 选择一个数值作为标定点pivot
        swap( arr, l, (int)(Math.random()*(r-l+1)) + l );

        Comparable v = arr[l];

        int lt = l;     // arr[l+1...lt] < v
        int gt = r + 1; // arr[gt...r] > v
        int i = l+1;    // arr[lt+1...i) == v
        while( i < gt ){
            if( arr[i].compareTo(v) < 0 ){
                swap( arr, i, lt+1);
                i ++;
                lt ++;
            }
            else if( arr[i].compareTo(v) > 0 ){
                swap( arr, i, gt-1);
                gt --;
            }
            else{ // arr[i] == v
                i ++;
            }
        }

        swap( arr, l, lt );

        sort(arr, l, lt-1);
        sort(arr, gt, r);
    }

    public static void sort(Comparable[] arr){
        int n = arr.length;
        sort(arr, 0, n-1);
    }

    private static void swap(Object[] arr, int i, int j) {
        Object t = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = t;
    }

}

public class MergeSort {

    private MergeSort() {
    }

    /**
     * 将arr[l...mid]和arr[mid+1...r]两部分进行归并
     *
     * @param arr
     * @param l
     * @param mid
     * @param r
     */
    private static <E extends Comparable<E>> void merge(E[] arr, int l, int mid, int r) {
        E[] aux = Arrays.copyOfRange(arr, l, r + 1);

        // 初始化，i指向左半部分的起始索引位置l；j指向右半部分起始索引位置mid+1
        int i = l;
        int j = mid + 1;

        for (int k = l; k <= r; k++) {
            if (i > mid) {
                // 如果左半部分元素已经全部处理完毕
                arr[k] = aux[j - l];
                j++;
            } else if (j > r) {
                // 如果右半部分元素已经全部处理完毕
                arr[k] = aux[i - l];
                i++;
            } else if (aux[i - l].compareTo(aux[j - l]) < 0) {
                // 左半部分所指元素 < 右半部分所指元素
                arr[k] = aux[i - l];
                i++;
            } else {
                // 左半部分所指元素 >= 右半部分所指元素
                arr[k] = aux[j - l];
                j++;
            }
        }
    }

    /**
     * 递归使用归并排序,对arr[l...r]的范围进行排序
     *
     * @param arr
     * @param l
     * @param r
     */
    private static <E extends Comparable<E>> void sort(E[] arr, int l, int r) {
        if (l >= r) {
            return;
        }

        int mid = l + (r - l) / 2;
        sort(arr, l, mid);
        sort(arr, mid + 1, r);
        if (arr[mid].compareTo(arr[mid + 1]) > 0) {
            merge(arr, l, mid, r);
        }
    }

    public static <E extends Comparable<E>> void sort(E[] arr) {
        int n = arr.length;
        sort(arr, 0, n - 1);
    }
}

public class InsertionSort {

    private InsertionSort() {
    }

    public static <E extends Comparable<E>> void sort2(E[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            //将arr[i]插入到合适的位置
            E temp = arr[i];
            for (int j = i; j > 0; j--) {
                if (temp.compareTo(arr[j - 1]) < 0) {
                    arr[j] = arr[j - 1];
                } else {
                    arr[j] = temp;
                    break;
                }
            }
        }
    }

    public static <E extends Comparable<E>> void sort(E[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            //将arr[i]插入到合适的位置
            for (int j = i; j > 0; j--) {
                if (arr[j].compareTo(arr[j - 1]) < 0) {
                    swap(arr, j, j - 1);
                } else {
                    break;
                }
            }
        }
    }

    private static <E> void swap(E[] arr, int i, int j) {
        E temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }

}

public class SelectionSort {

    private SelectionSort() {
    }

    public static <E extends Comparable<E>> void sort(E[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            //选择arr[i...n)中最小值的索引
            int minIdx = i;
            for (int j = i; j < arr.length; j++) {
                if (arr[j].compareTo(arr[minIdx]) < 0) {
                    minIdx = j;
                }
            }
            swap(arr, i, minIdx);
        }
    }

    private static <E> void swap(E[] arr, int i, int minIdx) {
        E temp = arr[i];
        arr[i] = arr[minIdx];
        arr[minIdx] = temp;
    }
}

public class LinearSearch {

    private LinearSearch() {
    }

    /**
     * 查找元素在数组中的索引，数组中不包含元素时，返回-1
     *
     * @param data   数组
     * @param target 要查找的元素
     * @return 元素在数组中的索引，数组中不包含元素时，返回-1
     */
    public static <E> int search(E[] data, E target) {
        for (int i = 0; i < data.length; i++) {
            if (data[i].equals(target)) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Integer[] data = {24, 18, 26, 38, 95, 28, 94, 73, 85, 73};
        int index = search(data, 7);
        System.out.println(index);

        index = search(data, 94);
        System.out.println(index);
    }

}