基础不牢地动山摇:一遍记住Java中常用的八种排序算法与代码实现

1.直接插入排序

经常碰到这样一类排序问题:把新的数据插入到已经排好的数据列中。

  • 将第一个数和第二个数排序,然后构成一个有序序列
  • 将第三个数插入进去,构成一个新的有序序列。
  • 对第四个数、第五个数……直到最后一个数,重复第二步。

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如何写成代码:

  • 首先设定插入次数,即循环次数,for(int i=1;i<length;i++),1个数的那次不用插入。< span>
  • 设定插入数和得到已经排好序列的最后一个数的位数。insertNum和j=i-1。
  • 从最后一个数开始向前循环,如果插入数小于当前数,就将当前数向后移动一位。
  • 将当前数放置到空着的位置,即j+1。

代码实现如下:

public void insertSort(int[] a){        int length=a.length;//数组长度,将这个提取出来是为了提高速度。        int insertNum;//要插入的数        for(int i=1;i<length;i++){//插入的次数            insertNum=a[i];//要插入的数            int j=i-1;//已经排序好的序列元素个数            while(j>=0&&a[j]>insertNum){//序列从后到前循环,将大于insertNum的数向后移动一格                a[j+1]=a[j];//元素移动一格                j--;            }            a[j+1]=insertNum;//将需要插入的数放在要插入的位置。        }    }

2.希尔排序

对于直接插入排序问题,数据量巨大时。

  • 将数的个数设为n,取奇数k=n/2,将下标差值为k的数分为一组,构成有序序列。
  • 再取k=k/2 ,将下标差值为k的书分为一组,构成有序序列。
  • 重复第二步,直到k=1执行简单插入排序。

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如何写成代码:

  • 首先确定分的组数。
  • 然后对组中元素进行插入排序。
  • 然后将length/2,重复1,2步,直到length=0为止。

代码实现如下:

public  void sheelSort(int[] a){        int d  = a.length;        while (d!=0) {            d=d/2;            for (int x = 0; x < d; x++) {//分的组数                for (int i = x + d; i < a.length; i += d) {//组中的元素,从第二个数开始                    int j = i - d;//j为有序序列最后一位的位数                    int temp = a[i];//要插入的元素                    for (; j >= 0 && temp < a[j]; j -= d) {//从后往前遍历。                        a[j + d] = a[j];//向后移动d位                    }                    a[j + d] = temp;                }            }        }    }

3.简单选择排序

常用于取序列中最大最小的几个数时。

(如果每次比较都交换,那么就是交换排序;如果每次比较完一个循环再交换,就是简单选择排序。)

  • 遍历整个序列,将最小的数放在最前面。
  • 遍历剩下的序列,将最小的数放在最前面。
  • 重复第二步,直到只剩下一个数。

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如何写成代码:

  • 首先确定循环次数,并且记住当前数字和当前位置。
  • 将当前位置后面所有的数与当前数字进行对比,小数赋值给key,并记住小数的位置。
  • 比对完成后,将最小的值与第一个数的值交换。
  • 重复2、3步。

代码实现如下:

3.简单选择排序常用于取序列中最大最小的几个数时。(如果每次比较都交换,那么就是交换排序;如果每次比较完一个循环再交换,就是简单选择排序。)遍历整个序列,将最小的数放在最前面。遍历剩下的序列,将最小的数放在最前面。重复第二步,直到只剩下一个数。如何写成代码:首先确定循环次数,并且记住当前数字和当前位置。将当前位置后面所有的数与当前数字进行对比,小数赋值给key,并记住小数的位置。比对完成后,将最小的值与第一个数的值交换。重复2、3步。代码实现如下:    public void selectSort(int[] a) {        int length = a.length;        for (int i = 0; i < length; i++) {//循环次数            int key = a[i];            int position=i;            for (int j = i + 1; j < length; j++) {//选出最小的值和位置                if (a[j] < key) {                    key = a[j];                    position = j;                }            }            a[position]=a[i];//交换位置            a[i]=key;        }    }

4.堆排序

对简单选择排序的优化。

  • 将序列构建成大顶堆。
  • 将根节点与最后一个节点交换,然后断开最后一个节点。
  • 重复第一、二步,直到所有节点断开。

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代码实现如下:

public  void heapSort(int[] a){        System.out.println("开始排序");        int arrayLength=a.length;        //循环建堆          for(int i=0;i<arraylength-1;i++){            //建堆              buildMaxHeap(a,arrayLength-1-i);            //交换堆顶和最后一个元素              swap(a,0,arrayLength-1-i);            System.out.println(Arrays.toString(a));        }    }    private  void swap(int[] data, int i, int j) {        // TODO Auto-generated method stub          int tmp=data[i];        data[i]=data[j];        data[j]=tmp;    }    //对data数组从0到lastIndex建大顶堆      private void buildMaxHeap(int[] data, int lastIndex) {        // TODO Auto-generated method stub          //从lastIndex处节点(最后一个节点)的父节点开始          for(int i=(lastIndex-1)/2;i>=0;i--){            //k保存正在判断的节点              int k=i;            //如果当前k节点的子节点存在              while(k*2+1<=lastIndex){                //k节点的左子节点的索引                  int biggerIndex=2*k+1;                //如果biggerIndex小于lastIndex,即biggerIndex+1代表的k节点的右子节点存在                  if(biggerIndex<lastindex){                    //若果右子节点的值较大                      if(data[biggerIndex]<data[biggerindex+1]){                        //biggerIndex总是记录较大子节点的索引                          biggerIndex++;                    }                }                //如果k节点的值小于其较大的子节点的值                  if(data[k]<data[biggerindex]){                    //交换他们                      swap(data,k,biggerIndex);                    //将biggerIndex赋予k,开始while循环的下一次循环,重新保证k节点的值大于其左右子节点的值                      k=biggerIndex;                }else{                    break;                }            }        }    }

5.冒泡排序

一般不用。

  • 将序列中所有元素两两比较,将最大的放在最后面。
  • 将剩余序列中所有元素两两比较,将最大的放在最后面。
  • 重复第二步,直到只剩下一个数。

基础不牢地动山摇:一遍记住Java中常用的八种排序算法与代码实现

如何写成代码:

  • 设置循环次数。
  • 设置开始比较的位数,和结束的位数。
  • 两两比较,将最小的放到前面去。
  • 重复2、3步,直到循环次数完毕。

代码实现如下:

 

6.快速排序

要求时间最快时。

  • 选择第一个数为p,小于p的数放在左边,大于p的数放在右边。
  • 递归的将p左边和右边的数都按照第一步进行,直到不能递归。

基础不牢地动山摇:一遍记住Java中常用的八种排序算法与代码实现

代码实现如下:

public static void quickSort(int[] numbers, int start, int end) {       if (start < end) {           int base = numbers[start]; // 选定的基准值(第一个数值作为基准值)           int temp; // 记录临时中间值           int i = start, j = end;           do {               while ((numbers[i] < base) && (i < end))                   i++;               while ((numbers[j] > base) && (j > start))                   j--;               if (i <= j) {                   temp = numbers[i];                   numbers[i] = numbers[j];                   numbers[j] = temp;                   i++;                   j--;               }           } while (i <= j);           if (start < j)               quickSort(numbers, start, j);           if (end > i)               quickSort(numbers, i, end);       }   }  

7.归并排序

速度仅次于快排,内存少的时候使用,可以进行并行计算的时候使用。

  • 选择相邻两个数组成一个有序序列。
  • 选择相邻的两个有序序列组成一个有序序列。
  • 重复第二步,直到全部组成一个有序序列。

基础不牢地动山摇:一遍记住Java中常用的八种排序算法与代码实现

代码实现如下:

public static void mergeSort(int[] numbers, int left, int right) {       int t = 1;// 每组元素个数       int size = right - left + 1;       while (t < size) {           int s = t;// 本次循环每组元素个数           t = 2 * s;           int i = left;           while (i + (t - 1) < size) {               merge(numbers, i, i + (s - 1), i + (t - 1));               i += t;           }           if (i + (s - 1) < right)               merge(numbers, i, i + (s - 1), right);       }   }   private static void merge(int[] data, int p, int q, int r) {       int[] B = new int[data.length];       int s = p;       int t = q + 1;       int k = p;       while (s <= q && t <= r) {           if (data[s] <= data[t]) {               B[k] = data[s];               s++;           } else {               B[k] = data[t];               t++;           }           k++;       }       if (s == q + 1)           B[k++] = data[t++];       else          B[k++] = data[s++];       for (int i = p; i <= r; i++)           data[i] = B[i];   }  

8.基数排序

用于大量数,很长的数进行排序时。

  • 将所有的数的个位数取出,按照个位数进行排序,构成一个序列。
  • 将新构成的所有的数的十位数取出,按照十位数进行排序,构成一个序列。

基础不牢地动山摇:一遍记住Java中常用的八种排序算法与代码实现

代码实现如下:

public void sort(int[] array) {        //首先确定排序的趟数;             int max = array[0];        for (int i = 1; i < array.length; i++) {            if (array[i] > max) {                max = array[i];            }        }        int time = 0;        //判断位数;             while (max > 0) {            max /= 10;            time++;        }        //建立10个队列;             List queue = new ArrayList();        for (int i = 0; i < 10; i++) {            ArrayList queue1 = new ArrayList();            queue.add(queue1);        }        //进行time次分配和收集;             for (int i = 0; i < time; i++) {            //分配数组元素;                 for (int j = 0; j < array.length; j++) {                //得到数字的第time+1位数;                   int x = array[j] % (int) Math.pow(10, i + 1) / (int) Math.pow(10, i);                ArrayList queue2 = queue.get(x);                queue2.add(array[j]);                queue.set(x, queue2);            }            int count = 0;//元素计数器;                 //收集队列元素;                 for (int k = 0; k < 10; k++) {                while (queue.get(k).size() > 0) {                    ArrayList queue3 = queue.get(k);                    array[count] = queue3.get(0);                    queue3.remove(0);                    count++;                }            }        }    }

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