本文档旨在指导 Java 初学者如何对用户输入的测试分数进行排序，并以表格形式输出，同时保留原始输入的索引信息。我们将利用选择排序算法对分数进行排序，并调整输出方式，使其能够清晰地展示排序后的分数及其对应的原始输入序号，最终实现一个完整的排序输出表格。
问题分析
原有的代码存在一个问题，即 selectionSort 方法直接对 TestGrades 数组进行排序，导致输出时 grade number 和 grade value 对应错误。 期望的输出是：先按照用户输入的顺序输出 grade number 和 grade value，然后再输出一个排序后的 grade number 和 grade value，且 grade number 仍然是按照用户输入的顺序来的。
解决方案
核心思路是：
- 限制排序范围： selectionSort 方法只对用户实际输入的分数进行排序，而不是整个数组。
- 创建索引数组： 创建一个索引数组，用于存储原始数组的索引。在排序过程中，不直接交换分数，而是交换索引数组中的索引。
- 调整输出： 修改 OutputArray 方法，使其能够根据排序后的索引数组，输出排序后的分数及其对应的原始索引。
代码实现
以下是修改后的代码：
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import java.util.Scanner;
public class ArrayIntro2 {
public static void main(String[] args) {
// integer array
int[] TestGrades = new int[25];
// creating object of ArrayIntro2T
ArrayIntro2T pass = new ArrayIntro2T(TestGrades, 0, 0, 0);
// getting total and filling array
int scoreCount = ArrayIntro2T.FillArray(TestGrades, 0);
// get average score
double avg = pass.ComputeAverage(TestGrades, scoreCount);
// outputting table
ArrayIntro2T.OutputArray(TestGrades, scoreCount, avg);
// Sort and output sorted table
ArrayIntro2T.sortAndOutputArray(TestGrades, scoreCount);
}
}
// new class to store methods
class ArrayIntro2T {
// variable declaration
double CalcAvg = 0;
int ScoreTotal = 0;
int ScoreCount = 0;
int[] TestGrades = new int[25];
// constructor
public ArrayIntro2T(int[] TestGradesT, int ScoreCountT, double CalcAvgT, int ScoreTotalT) {
TestGrades = TestGradesT;
ScoreCount = ScoreCountT;
CalcAvg = CalcAvgT;
ScoreTotal = ScoreTotalT;
}
// method to fill array
public static int FillArray(int[] TestGrades, int ScoreCount) {
Scanner scan = new Scanner(System.in);
System.out.println("Please enter test scores one at a time, up to 25 values or enter -1 to quit");
TestGrades[ScoreCount] = scan.nextInt();
if (TestGrades[ScoreCount] == -1) {
System.out.println("You have chosen to quit ");
}
while (TestGrades[ScoreCount] >= 0 && ScoreCount < 25) {
ScoreCount++;
System.out.println("Enter the next test score or -1 to finish ");
TestGrades[ScoreCount] = scan.nextInt();
}
return ScoreCount;
}
// method to compute average
public double ComputeAverage(int[] TestGrades, int ScoreCount) {
for (int i = 0; i < ScoreCount; i++) {
ScoreTotal += TestGrades[i];
CalcAvg = (double) ScoreTotal / (double) ScoreCount;
}
return CalcAvg;
}
public static void selectionSort(int[] arr, int[] indices, int length) {
for (int i = 0; i < length - 1; i++) {
int minIndex = i;
for (int j = i + 1; j < length; j++) {
if (arr[indices[j]] < arr[indices[minIndex]]) {
minIndex = j;
}
}
// Swap indices, not the values in arr
int temp = indices[i];
indices[i] = indices[minIndex];
indices[minIndex] = temp;
}
}
// method to output scores and average
public static void OutputArray(int[] TestGrades, int ScoreCount, double CalcAvg) {
System.out.println("Grade Number\t\tGrade Value");
for (int i = 0; i < ScoreCount; i++) {
System.out.println((i + 1) + "\t" + "\t" + "\t" + TestGrades[i]);
}
System.out.printf("Calculated Average\t" + "%.2f%%\n", CalcAvg);
}
public static void sortAndOutputArray(int[] TestGrades, int scoreCount) {
// Create an array of indices
int[] indices = new int[scoreCount];
for (int i = 0; i < scoreCount; i++) {
indices[i] = i;
}
// Sort the indices array based on the values in TestGrades
selectionSort(TestGrades, indices, scoreCount);
System.out.println("\nTable of sorted test scores");
System.out.println("Grade Number\t\tGrade Value");
for (int i = 0; i < scoreCount; i++) {
System.out.println((indices[i] + 1) + "\t" + "\t" + "\t" + TestGrades[indices[i]]);
}
}
}代码解释
-
sortAndOutputArray 方法：
- 接收 TestGrades 数组和 scoreCount 作为参数。
- 创建一个 indices 数组，初始化为 [0, 1, 2, ..., scoreCount-1]。
- 调用 selectionSort 方法，对 indices 数组进行排序，排序的依据是 TestGrades 数组中对应索引的值。
- 循环遍历 indices 数组，根据排序后的索引，输出 TestGrades 数组中对应的值，以及原始的索引（indices[i] + 1）。
-
selectionSort 方法：
- 接收数组 arr，索引数组 indices 和数组有效长度 length 作为参数。
- 在排序过程中，不直接交换 arr 数组中的元素，而是交换 indices 数组中的索引。
- 比较大小时，使用 arr[indices[j]] 和 arr[indices[minIndex]]，即比较 arr 数组中，索引数组 indices 对应的值。
运行结果
修改后的代码可以正确地对用户输入的测试分数进行排序，并以表格形式输出，同时保留原始输入的索引信息。 输出结果包含两个表格，第一个表格是按照用户输入的顺序输出的，第二个表格是按照分数大小排序后输出的。
注意事项
- 代码中使用了选择排序算法，时间复杂度为 O(n^2)。对于大规模数据，可以考虑使用更高效的排序算法，例如归并排序或快速排序。
- 代码中假设用户最多输入 25 个测试分数。如果需要支持更多数量的输入，需要修改数组的大小。
- 代码中使用了 Scanner 类来读取用户输入。需要注意处理可能出现的输入异常，例如用户输入非数字字符。
总结
通过创建索引数组，并在排序过程中交换索引，可以实现在不改变原始数组顺序的情况下，对数组进行排序，并保留原始索引信息。 这种方法在需要同时访问排序后的数据和原始数据时非常有用。
