一遍记住Java常用的八种排序算法与代码实现

kaie4762 3年前
   <h2>1.直接插入排序</h2>    <p>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。</p>    <ol>     <li>将第一个数和第二个数排序,然后构成一个有序序列</li>     <li>将第三个数插入进去,构成一个新的有序序列。</li>     <li>对第四个数、第五个数……直到最后一个数,重复第二步。 <p><img src="https://simg.open-open.com/show/891b3d9079cf9249fd44b47f3d81efe0.png"></p> </li>    </ol>    <p>![Uploading Paste_Image_937999.png . . .]</p>    <p>如何写写成代码:</p>    <ol>     <li>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。</li>     <li>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。</li>     <li>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。</li>     <li>将当前数放置到空着的位置,即j+1。</li>    </ol>    <p>代码实现如下:</p>    <pre>  <code class="language-java">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。          }      }</code></pre>    <h2>2.希尔排序</h2>    <p>对于直接插入排序问题,数据量巨大时。</p>    <ol>     <li>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。</li>     <li>再取k=k/2 ,将下标差值为k的书分为一组,构成有序序列。</li>     <li>重复第二步,直到k=1执行简单插入排序。 <p><img src="https://simg.open-open.com/show/ea06d0bd547b57588dbebdc8cc1f59d1.png"></p> </li>    </ol>    <p>如何写成代码:</p>    <ol>     <li>首先确定分的组数。</li>     <li>然后对组中元素进行插入排序。</li>     <li>然后将length/2,重复1,2步,直到length=0为止。</li>    </ol>    <p>代码实现如下:</p>    <pre>  <code class="language-java">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;                  }              }          }      }</code></pre>    <h2>3.简单选择排序</h2>    <p>常用于取序列中最大最小的几个数时。</p>    <p>(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。)</p>    <ol>     <li>遍历整个序列,将最小的数放在最前面。</li>     <li>遍历剩下的序列,将最小的数放在最前面。</li>     <li>重复第二步,直到只剩下一个数。 <p><img src="https://simg.open-open.com/show/b99dc774a09ca3104a460d0a9ae954d7.png"></p> </li>    </ol>    <p>如何写成代码:</p>    <ol>     <li>首先确定循环次数,并且记住当前数字和当前位置。</li>     <li>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。</li>     <li>比对完成后,将最小的值与第一个数的值交换。</li>     <li>重复2、3步。</li>    </ol>    <p>代码实现如下:</p>    <pre>  <code class="language-java">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;          }      }</code></pre>    <h2>4.堆排序</h2>    <p>对简单选择排序的优化。</p>    <ol>     <li>将序列构建成大顶堆。</li>     <li>将根节点与最后一个节点交换,然后断开最后一个节点。</li>     <li>重复第一、二步,直到所有节点断开。 <p><img src="https://simg.open-open.com/show/feee8333e8cffccafe0c0bfdb977e1e8.png"></p> </li>    </ol>    <p>代码实现如下:</p>    <pre>  <code class="language-java">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;                  }              }          }      }</code></pre>    <h2>5.冒泡排序</h2>    <p>一般不用。</p>    <ol>     <li>将序列中所有元素两两比较,将最大的放在最后面。</li>     <li>将剩余序列中所有元素两两比较,将最大的放在最后面。</li>     <li>重复第二步,直到只剩下一个数。 <p><img src="https://simg.open-open.com/show/e557b7462baf7f696ebc699f6e070c17.png"></p> </li>    </ol>    <p>如何写成代码:</p>    <ol>     <li>设置循环次数。</li>     <li>设置开始比较的位数,和结束的位数。</li>     <li>两两比较,将最小的放到前面去。</li>     <li>重复2、3步,直到循环次数完毕。</li>    </ol>    <p>代码实现如下:</p>    <pre>  <code class="language-java">public void bubbleSort(int[] a){          int length=a.length;          int temp;          for(int i=0;i<a.length;i++){              for(int j=0;j<a.length-i-1;j++){                  if(a[j]>a[j+1]){                      temp=a[j];                      a[j]=a[j+1];                      a[j+1]=temp;                  }              }          }      }</code></pre>    <h2>6.快速排序</h2>    <p>要求时间最快时。</p>    <ol>     <li>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。</li>     <li>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。 <p><img src="https://simg.open-open.com/show/5b32ca2d5d6e559a9c66d7ce25071451.png"></p> </li>    </ol>    <p>代码实现如下:</p>    <pre>  <code class="language-java">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);         }     }</code></pre>    <h2>7.归并排序</h2>    <p>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。</p>    <ol>     <li>选择相邻两个数组成一个有序序列。</li>     <li>选择相邻的两个有序序列组成一个有序序列。</li>     <li>重复第二步,直到全部组成一个有序序列。 <p><img src="https://simg.open-open.com/show/aad20693d6e80c9f7e5953bef342257a.png"></p> </li>    </ol>    <p>代码实现如下:</p>    <pre>  <code class="language-java">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];     }</code></pre>    <h2>8.基数排序</h2>    <p>用于大量数,很长的数进行排序时。</p>    <ol>     <li>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。</li>     <li>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。 <p><img src="https://simg.open-open.com/show/6ca5effa9e66e9735337466514fa77db.png"></p> </li>    </ol>    <p>代码实现如下:</p>    <pre>  <code class="language-java">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++;                  }              }          }      }</code></pre>    <p> </p>    <p>来自:http://www.jianshu.com/p/5e171281a387</p>    <p> </p>