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Java常用的八种排序算法与代码实现
Java常用的八种排序算法：
插入排序 - 直接插入排序
每次将待排序的记录按照关键字的大小，插入到前面已经排好序的记录的适当位置。直到全部记录插入完成。
代码实现
/** * 直接插入排序 O(n^2) 由于插入排序需要交换数据的次数多影响性能，插入排序时寻找合适的插入位置 * 数组越有序，插入排序效率越高，对于完全有序的数组 O(n) * @param arr * @return */ public static void insertionSort(int[] arr) { int n = arr.length; int insertNum; for (int i = 1; i < n; i++) { insertNum = arr[i];// 要插入的数 int j = i; for (j = i; j > 0; j--) { if (insertNum < arr[j - 1]) { arr[j] = arr[j - 1]; } } arr[j] = insertNum; } }
插入排序 - 希尔排序
又称最小增量排序，在时间效率上比直接插入排序有较大的改进。
先取定一个小于n的整数d1作为第一个增量，把全部记录分成d1个组，所有的距离为d1的倍数的记录放在同一个组，在各组中进行插入排序；
然后取第二个增量d2<d1，重复上述分组和排序，知道d1=1,所有记录都放在一组中进行直接插入排序为止。
代码实现
/** * 插入算法 - 希尔排序 * * @param arr * @return */ public void ShellSort(int[] arr) { int d = arr.length; while (d != 0) { d = d / 2; for (int x = 0; x < d; x++) { for (int i = x + d; i < arr.length; i += d) { int j = i - d;// j为有序序列最后一位的位数 int temp = arr[i];// 要插入的元素 for (; j >= 0 && temp < arr[j]; j -= d) { arr[j + d] = arr[j]; } arr[j + d] = temp; } } } }
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
选择排序 - 简单选择排序
/** * 简单选择排序 O(n^2) * 从一个元素开始，遍历后边的元素找出后面最小的元素与之交换 * * @param arr */ public static void selectedSort(int[] arr) { int n = arr.length; for (int i = 0; i < n; i++) { // 寻找 [i,n) 区间里的最小值 int minIndex = i; for (int j = i + 1; j < n; j++) { if (arr[j] < arr[minIndex]) { minIndex = j; } } if (minIndex != i) { int tmp = arr[i]; arr[i] = arr[minIndex]; arr[minIndex] = tmp; } } }
选择排序 - 堆排序
public void heapSort(int[] arr) { int size = arr.length; for (int i = 0; i < size - 1; i++) { buildMaxHeap(arr, size - 1 - i); // 交换堆顶和最后一个元素 swap(arr, 0, size - 1 - i); } } public void buildMaxHeap(int[] data, int lastIndex) { for (int i = (lastIndex - 1) / 2; i >= 0; i--) { int k = i; while (k * 2 + 1 <= lastIndex) { int biggerIndex = 2 * k + 1; if (biggerIndex < lastIndex && data[biggerIndex] < data[biggerIndex + 1]) { biggerIndex++; } if (data[k] > data[biggerIndex]) break; swap(data, k, biggerIndex); k = biggerIndex; } } } public void swap(int[] data, int i, int j) { int tmp = data[i]; data[i] = data[j]; data[j] = tmp; }
交换排序 - 冒泡排序
将序列中所有元素两两比较，将最大的放在最后面。
代码实现
/** * 冒泡排序 * @param arr * @return */ public static void Bubble(int[] arr) { int n = arr.length; for (int i = 1; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n - i; j++) { if (arr[j] > arr[j++]) { int tmp = arr[j]; arr[j] = arr[j + 1]; arr[j + 1] = tmp; } } } }
交换排序 - 快速排序
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。
要求时间最快时。
代码实现
/** * 快速排序 是对冒泡排序的优化 * @param arr * @return */ public static void quickSort(int[] arr) { int n = arr.length; int l = 0; int r = n - 1; quickSortInmpl(arr, l, r); } /** * 对 arr[l,r] 进行快速排序 * @param arr * @param l * @param r * @return */ public static void quickSortInmpl(int[] arr, int l, int r) { if (l >= r) { return; } int p = quickSortPartition(arr, l, r); quickSortInmpl(arr, l, p); quickSortInmpl(arr, p + 1, r); } /** * 返回p ,使得arr[l,p-1] <= arr[p] arr[p]<arr[p+1,r] * @param arr * @return */ public static int quickSortPartition(int[] arr, int l, int r) { int tmp = arr[l]; int j = l; for (int i = l + 1; i <= r; i++) { if (arr[i] < tmp && arr[j + 1] != arr[i]) { int tmp2 = arr[++j]; arr[j] = arr[i]; arr[i] = tmp2; } } arr[l] = arr[j]; arr[j] = tmp; return j; }
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。
/** * 归并算法 O(nlogn) * 比插入算法 选择算法节省时间，但是时间复杂度会增加 * @param arr */ public static void MergeSort(int[] arr) { int n = arr.length; mergeSortImpl(arr, 0, n - 1); } /** * * @param arr * @param l * @param r */ private static void mergeSortImpl(int[] arr, int l, int r) { if (l >= r) { return; } int mid = (l + r) / 2; mergeSortImpl(arr, l, mid); mergeSortImpl(arr, mid + 1, r); if (arr[mid] > arr[mid + 1]) { MergeAll(arr, l, r, mid); } } /** * 将排序好后的两个数组进行排序 * * @param arr * @param l * @param r * @param mid */ private static void MergeAll(int[] arr, int l, int r, int mid) { // 给要排序的数组赋值 [l,r] int[] copyAarr = new int[r - l + 1]; for (int k = 0; k < copyAarr.length; k++) { copyAarr[k] = arr[l + k]; } int i = l; int j = mid + 1; for (int k = 0; k < copyAarr.length; k++) { if (j > r) { arr[l + k] = copyAarr[i - l]; i++; } else if (l > mid) { arr[l + k] = copyAarr[j - l]; i++; } else if (copyAarr[i - l] < copyAarr[j - l]) { arr[l + k] = copyAarr[i - l]; i++; } else if (copyAarr[i - l] > copyAarr[j - l]) { arr[l + k] = copyAarr[j - l]; j++; } } }
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。
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++; } } } }
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