Java八大排序算法

avatar 2017年06月04日13:51:09 3 3082 views
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算法是计算机科学领域最重要的核心，并在众多企业招聘面试的过程中，都会涉及对算法的考核。所以，今天播妞就与大家分享来自 breakingsword 童鞋总结的  8 大经典排序算法与代码实现，希望能够帮助大家更好的掌握算法。

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

如何写写成代码：
  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 将当前数放置到空着的位置，即j+1。

代码实现如下：
  1. public void insertSort(int[] a){
  2.         int length=a.length;//数组长度，将这个提取出来是为了提高速度。
  3.         int insertNum;//要插入的数
  4.         for(int i=1;i<length;i++){//插入的次数
  5.             insertNum=a[i];//要插入的数
  6.             int j=i-1;//已经排序好的序列元素个数
  7.             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
  8.                 a[j+1]=a[j];//元素移动一格
  9.                 j--;
  10.             }
  11.             a[j+1]=insertNum;//将需要插入的数放在要插入的位置。
  12.         }
  13.     }

2. 希尔排序


对于直接插入排序问题，数据量巨大时。
  1. 将数的个数设为n，取奇数k=n/2，将下标差值为k的书分为一组，构成有序序列。
  2. 再取k=k/2 ，将下标差值为k的书分为一组，构成有序序列。
  3. 重复第二步，直到k=1执行简单插入排序。

如何写成代码：
  1. 首先确定分的组数。
  2. 然后对组中元素进行插入排序。
  3. 然后将length/2，重复1,2步，直到length=0为止。

代码实现如下：
  1. public  void sheelSort(int[] a){
  2.         int d  = a.length;
  3.         while (d!=0) {
  4.             d=d/2;
  5.             for (int x = 0; x < d; x++) {//分的组数
  6.                 for (int i = x + d; i < a.length; i += d) {//组中的元素，从第二个数开始
  7.                     int j = i - d;//j为有序序列最后一位的位数
  8.                     int temp = a[i];//要插入的元素
  9.                     for (; j >= 0 && temp < a[j]; j -= d) {//从后往前遍历。
  10.                         a[j + d] = a[j];//向后移动d位
  11.                     }
  12.                     a[j + d] = temp;
  13.                 }
  14.             }
  15.         }
  16.     }

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

如何写成代码：
  1. 首先确定循环次数，并且记住当前数字和当前位置。
  2. 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。
  3. 比对完成后，将最小的值与第一个数的值交换。
  4. 重复2、3步。

代码实现如下：
  1. public void selectSort(int[] a) {
  2.        int length = a.length;
  3.        for (int i = 0; i < length; i++) {//循环次数
  4.            int key = a[i];
  5.            int position=i;
  6.            for (int j = i + 1; j < length; j++) {//选出最小的值和位置
  7.                if (a[j] < key) {
  8.                    key = a[j];
  9.                    position = j;
  10.                }
  11.            }
  12.            a[position]=a[i];//交换位置
  13.            a[i]=key;
  14.        }
  15.    }

4. 堆排序


对简单选择排序的优化。
  1. 将序列构建成大顶堆。
  2. 将根节点与最后一个节点交换，然后断开最后一个节点。
  3. 重复第一、二步，直到所有节点断开。

代码实现如下：
  1. public  void heapSort(int[] a){
  2.         System.out.println("开始排序");
  3.         int arrayLength=a.length;
  4.         //循环建堆  
  5.         for(int i=0;i<arrayLength-1;i++){
  6.             //建堆  
  8.             buildMaxHeap(a,arrayLength-1-i);
  9.             //交换堆顶和最后一个元素  
  10.             swap(a,0,arrayLength-1-i);
  11.             System.out.println(Arrays.toString(a));
  12.         }
  13.     }
  14.     private  void swap(int[] data, int i, int j) {
  15.         // TODO Auto-generated method stub  
  16.         int tmp=data[i];
  17.         data[i]=data[j];
  18.         data[j]=tmp;
  19.     }
  20.     //对data数组从0到lastIndex建大顶堆  
  21.     private void buildMaxHeap(int[] data, int lastIndex) {
  22.         // TODO Auto-generated method stub  
  23.         //从lastIndex处节点（最后一个节点）的父节点开始  
  24.         for(int i=(lastIndex-1)/2;i>=0;i--){
  25.             //k保存正在判断的节点  
  26.             int k=i;
  27.             //如果当前k节点的子节点存在  
  28.             while(k*2+1<=lastIndex){
  29.                 //k节点的左子节点的索引  
  30.                 int biggerIndex=2*k+1;
  31.                 //如果biggerIndex小于lastIndex，即biggerIndex+1代表的k节点的右子节点存在  
  32.                 if(biggerIndex<lastIndex){
  33.                     //若果右子节点的值较大  
  34.                     if(data[biggerIndex]<data[biggerIndex+1]){
  35.                         //biggerIndex总是记录较大子节点的索引  
  36.                         biggerIndex++;
  37.                     }
  38.                 }
  39.                 //如果k节点的值小于其较大的子节点的值  
  40.                 if(data[k]<data[biggerIndex]){
  41.                     //交换他们  
  42.                     swap(data,k,biggerIndex);
  43.                     //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  
  44.                     k=biggerIndex;
  45.                 }else{
  46.                     break;
  47.                 }
  48.             }
  49.         }
  50.     }

5.冒泡排序


一般不用。
  1. 将序列中所有元素两两比较，将最大的放在最后面。
  2. 将剩余序列中所有元素两两比较，将最大的放在最后面。
  3. 重复第二步，直到只剩下一个数。

如何写成代码：
  1. 设置循环次数。
  2. 设置开始比较的位数，和结束的位数。
  3. 两两比较，将最小的放到前面去。
  4. 重复2、3步，直到循环次数完毕。

代码实现如下：
  1. public void bubbleSort(int[] a){
  2.         int length=a.length;
  3.         int temp;
  4.         for(int i=0;i<a.length;i++){
  5.             for(int j=0;j<a.length-i-1;j++){
  6.                 if(a[j]>a[j+1]){
  7.                     temp=a[j];
  8.                     a[j]=a[j+1];
  9.                     a[j+1]=temp;
  10.                 }
  11.             }
  12.         }
  13.     }

6. 快速排序


要求时间最快时。
  1. 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。
  2. 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。

代码实现如下：
  1. public static void quickSort(int[] numbers, int start, int end) {
  2.     if (start < end) {
  3.         int base = numbers[start]; // 选定的基准值（第一个数值作为基准值）   
  4.         int temp; // 记录临时中间值   
  5.         int i = start, j = end;
  6.         do {
  7.             while ((numbers[i] < base) && (i < end))
  8.                 i++;
  9.             while ((numbers[j] > base) && (j > start))
  10.                 j--;
  11.             if (i <= j) {
  12.                 temp = numbers[i];
  13.                 numbers[i] = numbers[j];
  14.                 numbers[j] = temp;
  15.                 i++;
  16.                 j--;
  17.             }
  18.         } while (i <= j);
  19.         if (start < j)
  20.             quickSort(numbers, start, j);
  21.         if (end > i)
  22.             quickSort(numbers, i, end);
  23.     }
  24. }

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

代码实现如下：
  1. public static void mergeSort(int[] numbers, int left, int right) {
  2.     int t = 1;// 每组元素个数   
  3.     int size = right - left + 1;
  4.     while (t < size) {
  5.         int s = t;// 本次循环每组元素个数   
  6.         t = 2 * s;
  7.         int i = left;
  8.         while (i + (t - 1) < size) {
  9.             merge(numbers, i, i + (s - 1), i + (t - 1));
  10.             i += t;
  11.         }
  12.         if (i + (s - 1) < right)
  13.             merge(numbers, i, i + (s - 1), right);
  14.     }
  15. }
  16. private static void merge(int[] data, int p, int q, int r) {
  17.     int[] B = new int[data.length];
  18.     int s = p;
  19.     int t = q + 1;
  20.     int k = p;
  21.     while (s <= q && t <= r) {
  22.         if (data[s] <= data[t]) {
  23.             B[k] = data[s];
  24.             s++;
  25.         } else {
  26.             B[k] = data[t];
  27.             t++;
  28.         }
  29.         k++;
  30.     }
  31.     if (s == q + 1)
  32.         B[k++] = data[t++];
  33.     else
  34.         B[k++] = data[s++];
  35.     for (int i = p; i <= r; i++)
  36.         data[i] = B[i];
  37. }

8. 基数排序


用于大量数，很长的数进行排序时。
  1. 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。
  2. 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。

代码实现如下：
  1. public void sort(int[] array) {
  2.         //首先确定排序的趟数;     
  3.         int max = array[0];
  4.         for (int i = 1; i < array.length; i++) {
  5.             if (array[i] > max) {
  6.                 max = array[i];
  7.             }
  8.         }
  9.         int time = 0;
  10.         //判断位数;     
  11.         while (max > 0) {
  12.             max /= 10;
  13.             time++;
  14.         }
  15.         //建立10个队列;     
  16.         List<ArrayList> queue = new ArrayList<ArrayList>();
  17.         for (int i = 0; i < 10; i++) {
  18.             ArrayList<Integer> queue1 = new ArrayList<Integer>();
  19.             queue.add(queue1);
  20.         }
  21.         //进行time次分配和收集;     
  22.         for (int i = 0; i < time; i++) {
  23.             //分配数组元素;     
  24.             for (int j = 0; j < array.length; j++) {
  25.                 //得到数字的第time+1位数;   
  26.                 int x = array[j] % (int) Math.pow(10, i + 1) / (int) Math.pow(10, i);
  27.                 ArrayList<Integer> queue2 = queue.get(x);
  28.                 queue2.add(array[j]);
  29.                 queue.set(x, queue2);
  30.             }
  31.             int count = 0;//元素计数器;     
  32.             //收集队列元素;     
  33.             for (int k = 0; k < 10; k++) {
  34.                 while (queue.get(k).size() > 0) {
  35.                     ArrayList<Integer> queue3 = queue.get(k);
  36.                     array[count] = queue3.get(0);
  37.                     queue3.remove(0);
  38.                     count++;
  39.                 }
  40.             }
  41.         }
  42.     }



原文来自：传智播客微信公众号

本文链接：https://liuyanzhao.com/4606.html
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已通过评论：1   待审核评论数：0
  1. avatar 476
    回复 2019年07月18日 11:19:28

    希尔排序的图有问题

    • avatar 476
      回复 2019年07月18日 16:02:32

      快排算法也有问题