Java常用的八种排序算法与代码实现

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-07-14 07:07 131阅读 0赞

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。
    
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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：

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。

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。
    
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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：

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;

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。
    
    ![一遍记住Java常用的八种排序算法与代码实现][Java 2]

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：

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;

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。
    
    ![一遍记住Java常用的八种排序算法与代码实现][Java 3]

代码实现如下：

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

> 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。
    
    ![一遍记住Java常用的八种排序算法与代码实现][Java 4]

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：

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;

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。
    
    ![一遍记住Java常用的八种排序算法与代码实现][Java 5]

代码实现如下：

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);

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。
    
    ![一遍记住Java常用的八种排序算法与代码实现][Java 6]

代码实现如下：

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\[i\];

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。
    
    ![一遍记住Java常用的八种排序算法与代码实现][Java 7]

代码实现如下：

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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[Java 4]: http://p3.pstatp.com/large/ddd0002d075293d6429
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