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[Java] java.util.Arrays 中使用的 sort 采用的算法 (转)

2024-11-16 22:38:40   203人阅读

http://book.douban.com/annotation/15154366/
Q: java.util.Arrays 中使用的 sort 采用的是什么算法？
 
A: java中Arrays.sort使用了两种排序方法，quick sort 和优化的 merge sort。
 
Q: 为什么采用两种排序算法？
 
A: quick sort 主要是对哪些基本类型数据（int, short, long, float, double等）排序， 而 merge sort 用于对对象类型进行排序。
 
Q: quick sort 在统计意义上效率比 merge sort 高，为何不都采用 quick sort ？
 
A: 概括的说，一个是稳定性，一个是移动次数。使用不同类型的排序算法主要是由于 quick sort 是不稳定的，而 merge sort 是 stable 的。这里的 stable 是指比较相等的数据在排序之后仍然按照排序之前的前后顺序排列（保序性）。对于基本数据类型，稳定性没有意义。而对于对象类型，稳定性是比较重要的，因为对象相等的判断可能只是判断关键属性，最好保持相等对象的非关键属性的顺序与排序前一直；另外一个原因是由于合并排序相对而言比较次数比快速排序少，移动（对象引用的移动）次数比快速排序多，而对于对象来说，比较一般比移动耗时。
 
merge sort
 
（1）最坏时间复杂度是 O(nlgn)；
 
（2）平均时间复杂度是 O(nlgn)；
 
（3）空间复杂度是 O(1)。
 
quick sort
 
（1）最坏时间复杂度是 O(n^2)；
 
（2）平均时间复杂度是 O(nlgn)；
 
（3）空间复杂度是 O(n)。
 
验证了一下 java.util.Arrays.sort(arrayName) 的时间复杂度，程序如下：
 
  1. /* constant variables */
  2. final int NUM = 10;
  3. final int OFFSET = 2;
  4. final int LOOP = 100000;
  6. /* arrays */
  7. int[][] array = new int[NUM][];
  8. long[] start = new long[NUM];
  9. long[] end = new long[NUM];
  10. long[] cost = new long[NUM];
  12. /* initialization */
  13. for (int i = 0; i < array.length; ++i) {
  14. array[i] = new int[1 << (i * OFFSET)];
  15. }
  16. for (int i = 0; i < array.length; ++i) {
  17. for (int j = 0; j < array[i].length; ++j) {
  18. array[i][j] = (int)(Math.random());
  19. }
  20. }
  22. /* sorting */
  23. for (int count = 0; count < LOOP; ++count) {
  24. for (int i = 0; i < array.length; ++i) {
  25. start[i] = System.currentTimeMillis();
  26. Arrays.sort(array[i]);
  27. end[i] = System.currentTimeMillis();
  28. cost[i] += end[i] - start[i];
  29. }
  30. }
  32. /* output */
  33. for (int i = 0; i < cost.length; ++i) {
  34. System.out.println(
  35. "n = " + array[i].length +
  36. ", time = " + cost[i] / 1000.0
  37. );
  38. }
 
对不同规模n的数组，分别进行10万次排序，统计10万次排序的总时间，结果如下：
 
n = 1, time = 0.013s
 
n = 4, time = 0.011s
 
n = 16, time = 0.029s
 
n = 64, time = 0.066s
 
n = 256, time = 0.198s
 
n = 1024, time = 0.797s
 
n = 4096, time = 3.005s
 
n = 16384, time = 12.101s
 
n = 65536, time = 48.101s
 
n = 262144, time = 192.174s
http://book.douban.com/annotation/15154366/

[Java] java.util.Arrays 中使用的 sort 采用的算法 (转)


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