Java程序员必须掌握的8大排序算法

jopen 7年前

本文主要详解了Java语言的8大排序的基本思想以及实例解读,详细请看下文

8种排序之间的关系:

Java程序员必须掌握的8大排序算法

1, 直接插入排序

(1)基本思想:在要排序的一组数中,假设前面(n-1)[n>=2] 个数已经是排

好顺序的,现在要把第n个数插到前面的有序数中,使得这n个数

也是排好顺序的。如此反复循环,直到全部排好顺序。

(2)实例

Java程序员必须掌握的8大排序算法

(3)用java实现

 package com.njue;      public class insertSort {    public insertSort(){        inta[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51};        int temp=0;        for(int i=1;i<a.length;i++){           int j=i-1;           temp=a[i];           for(;j>=0&&temp<a[j];j--){           a[j+1]=a[j];                       //将大于temp的值整体后移一个单位           }           a[j+1]=temp;        }        for(int i=0;i<a.length;i++)           System.out.println(a[i]);    }    }

2,希尔排序(最小增量排序)

(1)基本思想:算法先将要排序的一组数按某个增量d(n/2,n为要排序数的个数)分成若干组,每组中记录的下标相差d.对每组中全部元素进行直 接插入排序,然后再用一个较小的增量(d/2)对它进行分组,在每组中再进行直接插入排序。当增量减到1时,进行直接插入排序后,排序完成。

(2)实例:

Java程序员必须掌握的8大排序算法

(3)用java实现

public class shellSort {    public  shellSort(){        int a[]={1,54,6,3,78,34,12,45,56,100};        double d1=a.length;        int temp=0;        while(true){            d1= Math.ceil(d1/2);            int d=(int) d1;            for(int x=0;x<d;x++){                for(int i=x+d;i<a.length;i+=d){                    int j=i-d;                    temp=a[i];                    for(;j>=0&&temp<a[j];j-=d){                    a[j+d]=a[j];                    }                    a[j+d]=temp;                }            }            if(d==1)                break;        }        for(int i=0;i<a.length;i++)            System.out.println(a[i]);    }    }

3.简单选择排序

(1)基本思想:在要排序的一组数中,选出最小的一个数与第一个位置的数交换;

然后在剩下的数当中再找最小的与第二个位置的数交换,如此循环到倒数第二个数和最后一个数比较为止。

(2)实例:

Java程序员必须掌握的8大排序算法

(3)用java实现

public class selectSort {        public selectSort(){            int a[]={1,54,6,3,78,34,12,45};            int position=0;            for(int i=0;i<a.length;i++){                  int j=i+1;                position=i;                int temp=a[i];                for(;j<a.length;j++){                if(a[j]<temp){                    temp=a[j];                    position=j;                }                }                a[position]=a[i];                a[i]=temp;            }            for(int i=0;i<a.length;i++)                System.out.println(a[i]);        }    }

4,堆排序

(1)基本思想:堆排序是一种树形选择排序,是对直接选择排序的有效改进。

堆的定义如下:具有n个元素的序列(h1,h2,…,hn),当且仅当满足(hi>=h2i,hi& gt;=2i+1)或(hi<=h2i,hi<=2i+1) (i=1,2,…,n/2)时称之为堆。在这里只讨论满足前者条件的堆。由堆的定义可以看出,堆顶元素(即第一个元素)必为最大项(大顶堆)。完全二叉树 可以很直观地表示堆的结构。堆顶为根,其它为左子树、右子树。初始时把要排序的数的序列看作是一棵顺序存储的二叉树,调整它们的存储序,使之成为一个堆, 这时堆的根节点的数最大。然后将根节点与堆的最后一个节点交换。然后对前面(n-1)个数重新调整使之成为堆。依此类推,直到只有两个节点的堆,并对它们 作交换,最后得到有n个节点的有序序列。从算法描述来看,堆排序需要两个过程,一是建立堆,二是堆顶与堆的最后一个元素交换位置。所以堆排序有两个函数组 成。一是建堆的渗透函数,二是反复调用渗透函数实现排序的函数。

(2)实例:

初始序列:46,79,56,38,40,84

建堆:

Java程序员必须掌握的8大排序算法

交换,从堆中踢出最大数

Java程序员必须掌握的8大排序算法

Java程序员必须掌握的8大排序算法

依次类推:最后堆中剩余的最后两个结点交换,踢出一个,排序完成。

(3)用java实现

import java.util.Arrays;      public class HeapSort {         int a[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51};        public  HeapSort(){            heapSort(a);        }        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

(1)基本思想:在要排序的一组数中,对当前还未排好序的范围内的全部数,自上而下对相邻的两个数依次进行比较和调整,让较大的数往下沉,较小的往上冒。即:每当两相邻的数比较后发现它们的排序与排序要求相反时,就将它们互换。

(2)实例:

Java程序员必须掌握的8大排序算法

(3)用java实现

public class bubbleSort {    public  bubbleSort(){         int a[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51};        int temp=0;        for(int i=0;i<a.length-1;i++){            for(int j=0;j<a.length-1-i;j++){            if(a[j]>a[j+1]){                temp=a[j];                a[j]=a[j+1];                a[j+1]=temp;            }            }        }        for(int i=0;i<a.length;i++)        System.out.println(a[i]);       }    }

6.快速排序

(1)基本思想:选择一个基准元素,通常选择第一个元素或者最后一个元素,通过一趟扫描,将待排序列分成两部分,一部分比基准元素小,一部分大于等于基准元素,此时基准元素在其排好序后的正确位置,然后再用同样的方法递归地排序划分的两部分。

(2)实例:

Java程序员必须掌握的8大排序算法

(3)用java实现

public class quickSort {      int a[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51};    public  quickSort(){        quick(a);        for(int i=0;i<a.length;i++)            System.out.println(a[i]);    }    public int getMiddle(int[] list, int low, int high) {                   int tmp = list[low];    //数组的第一个作为中轴                   while (low < high) {                       while (low < high && list[high] >= tmp) {               high--;                       }                       list[low] = list[high];   //比中轴小的记录移到低端                       while (low < high && list[low] <= tmp) {                           low++;                       }                       list[high] = list[low];   //比中轴大的记录移到高端                   }                  list[low] = tmp;              //中轴记录到尾                   return low;                   //返回中轴的位置               }      public void _quickSort(int[] list, int low, int high) {                   if (low < high) {                      int middle = getMiddle(list, low, high);  //将list数组进行一分为二                       _quickSort(list, low, middle - 1);        //对低字表进行递归排序                      _quickSort(list, middle + 1, high);       //对高字表进行递归排序                   }               }     public void quick(int[] a2) {                   if (a2.length > 0) {    //查看数组是否为空                       _quickSort(a2, 0, a2.length - 1);               }              }     }

7、归并排序

(1)基本排序:归并(Merge)排序法是将两个(或两个以上)有序表合并成一个新的有序表,即把待排序序列分为若干个子序列,每个子序列是有序的。然后再把有序子序列合并为整体有序序列。

(2)实例:

Java程序员必须掌握的8大排序算法

(3)用java实现

import java.util.Arrays;      public class mergingSort {    int a[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51};    public  mergingSort(){        sort(a,0,a.length-1);        for(int i=0;i<a.length;i++)            System.out.println(a[i]);    }    public void sort(int[] data, int left, int right) {        // TODO Auto-generated method stub        if(left<right){            //找出中间索引            int center=(left+right)/2;            //对左边数组进行递归            sort(data,left,center);            //对右边数组进行递归            sort(data,center+1,right);            //合并            merge(data,left,center,right);          }    }    public void merge(int[] data, int left, int center, int right) {        // TODO Auto-generated method stub        int [] tmpArr=new int[data.length];        int mid=center+1;        //third记录中间数组的索引        int third=left;        int tmp=left;        while(left<=center&&mid<=right){         //从两个数组中取出最小的放入中间数组            if(data[left]<=data[mid]){                tmpArr[third++]=data[left++];            }else{                tmpArr[third++]=data[mid++];            }        }        //剩余部分依次放入中间数组        while(mid<=right){            tmpArr[third++]=data[mid++];        }        while(left<=center){            tmpArr[third++]=data[left++];        }        //将中间数组中的内容复制回原数组        while(tmp<=right){            data[tmp]=tmpArr[tmp++];        }        System.out.println(Arrays.toString(data));    }      }

8、基数排序

(1)基本思想:将所有待比较数值(正整数)统一为同样的数位长度,数位较短的数前面补零。然后,从最低位开始,依次进行一次排序。这样从最低位排序一直到最高位排序完成以后,数列就变成一个有序序列。

(2)实例:

Java程序员必须掌握的8大排序算法

(3)用java实现

import java.util.ArrayList;    import java.util.List;      public class radixSort {        int a[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,101,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51};    public radixSort(){        sort(a);        for(int i=0;i<a.length;i++)            System.out.println(a[i]);    }    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<ArrayList> queue=new ArrayList<ArrayList>();                   for(int i=0;i<10;i++){                       ArrayList<Integer> queue1=new ArrayList<Integer>();                     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<Integer> 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<Integer> queue3=queue.get(k);                            array[count]=queue3.get(0);                               queue3.remove(0);                        count++;                  }                   }                 }            }        }