java 計算中位數的實現方法

最近工作需要 要求把python的代碼寫成java版本，python中有一個np.median（）求中位數的方法，java決定手寫一個

先說說什么是中位數：

中位數就是中間的那個數，

如果一個集合是奇數個，那么中位數就是按大小排列后，最中間那個數，

如果一個集合是偶數個，那么中位數就是按大小排列后，最中間那2個數的平均數。

比如：

1，2，3，4，5 那中位數就是3

1，2，3，4，5，6 那中位數就是 （3+4）/2 = 3.5

知道邏輯后方法就很簡單了 下面是代碼

public static void main(String[] args) { List<Integer> total = new ArrayList<Integer>(); total.add(4); total.add(2); total.add(3); total.add(1); total.add(5); total.add(6); double a = median(total); System.out.println(a);}private static double median(List<Integer> total) { double j = 0; //集合排序 Collections.sort(total); int size = total.size(); if(size % 2 == 1){ j = total.get((size-1)/2); }else { //加0.0是為了把int轉成double類型，否則除以2會算錯 j = (total.get(size/2-1) + total.get(size/2) + 0.0)/2; } return j;}

1. 方法內先判斷集合是奇數還是偶數，如果是奇數那么就是第n+1/2個數 ，也就是下標為n-1/2的值，

如果是偶數 就是第n/2和n/2+1的數的平均值 也就是下標為n/2-1和n/2的平均值

2. 該方法傳入的是list集合 如果為數組 可以先用Arrays.aslist()方法轉換后傳入

補充知識：Java計算中位數、方差、標準差、眾數

我就廢話不多說了，大家還是直接看代碼吧~

import java.text.DecimalFormat;import java.util.*; /** * 數學算法（數學算法（方差、標準差、中位數、眾數）） * @author * */public class MathAlgorithm {private final static double dmax = 999;// Double.MAX_VALUE;//Double類型的最大值，太大的double值，相乘會達到無窮大private final static double dmin = Double.MIN_VALUE;// Double類型的最小值private final static int n = 100;// 假設求取100個doubl數的方差和標準差 public static void main(String[] args) {Random random = new Random();double[] x = new double[n];for (int i = 0; i < n; i++) {// 隨機生成n個double數x[i] = Double.valueOf(Math.floor(random.nextDouble() * (dmax - dmin)));System.out.println(x[i]);}// 設置doubl字符串輸出格式，不以科學計數法輸出DecimalFormat df = new DecimalFormat('#,##0.00');// 格式化設置// 計算方差double dV = getVariance(x);System.out.println('方差=' + df.format(dV));// 計算標準差double dS = getStandardDiviation(x);System.out.println('標準差=' + df.format(dS));int[] intArr={5,10,15,8,6};System.out.println(Arrays.toString(intArr)+' 中位數:'+median(intArr));int[] intArr2={5,10,15,8,6,7};System.out.println(Arrays.toString(intArr2)+' 中位數:'+median(intArr2));int[] arr = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1, 1, 2, 2, 3, 4, 5}; List<Integer> modalNums = getModalNums(arr); System.out.println('眾數：'+modalNums);float[] arr2 = {0.1f, 1.1f, 2.1f, 3.1f, 4.1f, 5.1f, 6.1f, 7.1f, 8.1f, 9.1f, 10.1f, 1.1f, 1.1f, 2.1f, 2.1f, 3.1f, 4.1f, 5.1f}; List<Float> modalNums2 = getModalNums(arr2); System.out.println('眾數：'+modalNums2);} /** * 方差s^2=[(x1-x)^2 +...(xn-x)^2]/n * @param x * @return */public static double getVariance(double[] x) {int m = x.length;double sum = 0;for (int i = 0; i < m; i++) {// 求和sum += x[i];}double dAve = sum / m;// 求平均值double dVar = 0;for (int i = 0; i < m; i++) {// 求方差dVar += (x[i] - dAve) * (x[i] - dAve);}return dVar / m;} /** * 標準差σ=sqrt(s^2) * @param x * @return */public static double getStandardDiviation(double[] x) {int m = x.length;double sum = 0;for (int i = 0; i < m; i++) {// 求和sum += x[i];}double dAve = sum / m;// 求平均值double dVar = 0;for (int i = 0; i < m; i++) {// 求方差dVar += (x[i] - dAve) * (x[i] - dAve);}return Math.sqrt(dVar / m);}/** * 中位數(int) * @param nums: A list of integers. * @return: An integer denotes the middle number of the array. */ public static int median(int []nums){if(nums.length==0)return 0;int start=0;int end=nums.length-1;int index=partition(nums, start, end);if(nums.length%2==0){while(index!=nums.length/2-1){if(index>nums.length/2-1){index=partition(nums, start, index-1);}else{index=partition(nums, index+1, end);}}}else{while(index!=nums.length/2){if(index>nums.length/2){index=partition(nums, start, index-1);}else{index=partition(nums, index+1, end);}}}return nums[index];} private static int partition(int nums[], int start, int end){int left=start;int right=end;int pivot=nums[left];while(left<right){while(left<right&&nums[right]>=pivot){right--;}if(left<right){nums[left]=nums[right];left++;}while(left<right&&nums[left]<=pivot){left++;}if(left<right){nums[right]=nums[left];right--;}}nums[left]=pivot;return left;}/** * 中位數(float) * @param nums: A list of integers. * @return: An integer denotes the middle number of the array. */ public static float median(float []nums){if(nums.length==0)return 0;int start=0;int end=nums.length-1;int index=partition(nums, start, end);if(nums.length%2==0){while(index!=nums.length/2-1){if(index>nums.length/2-1){index=partition(nums, start, index-1);}else{index=partition(nums, index+1, end);}}}else{while(index!=nums.length/2){if(index>nums.length/2){index=partition(nums, start, index-1);}else{index=partition(nums, index+1, end);}}}return nums[index];} private static int partition(float nums[], int start, int end){int left=start;int right=end;float pivot=nums[left];while(left<right){while(left<right&&nums[right]>=pivot){right--;}if(left<right){nums[left]=nums[right];left++;}while(left<right&&nums[left]<=pivot){left++;}if(left<right){nums[right]=nums[left];right--;}}nums[left]=pivot;return left;}/** * 眾數(int) * 眾數:在一個數組中出現次數最多的數 * 如果存在多個眾數，則一起返回 * @param arr * @return */public static List<Integer> getModalNums(int[] arr) { int n = arr.length; if (n == 0) { return new ArrayList<Integer>(); } if (n == 1) { return Arrays.asList(arr[0]); } Map<Integer, Integer> freqMap = new HashMap<>(); for (int i = 0; i < n; i++) { // 統計數組中每個數出現的頻率 Integer v = freqMap.get(arr[i]); // v == null 說明 freqMap 中還沒有這個 arr[i] 這個鍵 freqMap.put(arr[i], v == null ? 1 : v + 1); } // 將 freqMap 中所有的鍵值對（鍵為數，值為數出現的頻率）放入一個 ArrayList List<Map.Entry<Integer, Integer>> entries = new ArrayList<>(freqMap.entrySet()); // 對 entries 按出現頻率從大到小排序 Collections.sort(entries, new Comparator<Map.Entry<Integer, Integer>>() { @Override public int compare(Map.Entry<Integer, Integer> e1, Map.Entry<Integer, Integer> e2) {return e2.getValue() - e1.getValue(); } }); List<Integer> modalNums = new ArrayList<>(); modalNums.add(entries.get(0).getKey()); // 排序后第一個 entry 的鍵肯定是一個眾數 int size = entries.size(); for (int i = 1; i < size; i++) { // 如果之后的 entry 與第一個 entry 的 value 相等，那么這個 entry 的鍵也是眾數 if (entries.get(i).getValue().equals(entries.get(0).getValue())) {modalNums.add(entries.get(i).getKey()); } else {break; } } return modalNums; }/** * 眾數(float) * 眾數:在一個數組中出現次數最多的數 * 如果存在多個眾數，則一起返回 * @param arr * @return */public static List<Float> getModalNums(float[] arr) { int n = arr.length; if (n == 0) { return new ArrayList<Float>(); } if (n == 1) { return Arrays.asList(arr[0]); } Map<Float, Integer> freqMap = new HashMap<>(); for (int i = 0; i < n; i++) { // 統計數組中每個數出現的頻率 Integer v = freqMap.get(arr[i]); // v == null 說明 freqMap 中還沒有這個 arr[i] 這個鍵 freqMap.put(arr[i], v == null ? 1 : v + 1); } // 將 freqMap 中所有的鍵值對（鍵為數，值為數出現的頻率）放入一個 ArrayList List<Map.Entry<Float, Integer>> entries = new ArrayList<>(freqMap.entrySet()); // 對 entries 按出現頻率從大到小排序 Collections.sort(entries, new Comparator<Map.Entry<Float, Integer>>() { @Override public int compare(Map.Entry<Float, Integer> e1, Map.Entry<Float, Integer> e2) {return e2.getValue() - e1.getValue(); } }); List<Float> modalNums = new ArrayList<>(); modalNums.add(entries.get(0).getKey()); // 排序后第一個 entry 的鍵肯定是一個眾數 int size = entries.size(); for (int i = 1; i < size; i++) { // 如果之后的 entry 與第一個 entry 的 value 相等，那么這個 entry 的鍵也是眾數 if (entries.get(i).getValue().equals(entries.get(0).getValue())) {modalNums.add(entries.get(i).getKey()); } else {break; } } return modalNums; }}

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