【数据结构和算法】Java常用排序算法程序员必须掌握的8大排序算法

    xiaoxiao2024-11-19  7

    分类:

    1)插入排序(直接插入排序、希尔排序) 2)交换排序(冒泡排序、快速排序) 3)选择排序(直接选择排序、堆排序) 4)归并排序 5)分配排序(基数排序) 所需辅助空间最多:归并排序 所需辅助空间最少:堆排序 平均速度最快:快速排序

    不稳定:快速排序,希尔排序,堆排序。

    先来看看8种排序之间的关系:

      

     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

    (3)用java实现

     

    [java]  view plain  copy  print ? package com.njue;      publicclass 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:

    (3)用java实现

    [java]  view plain  copy  print ? publicclass shellSort {      publicshellSort(){          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:

    (3)用java实现

    [java]  view plain  copy  print ? publicclass 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>=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:

    交换,从堆中踢出最大数

    剩余结点再建堆,再交换踢出最大数

    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

    [java]  view plain  copy  print ? import java.util.Arrays;      publicclass HeapSort {       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};       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       privatevoid 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:

    (3)用java实现

    [java]  view plain  copy  print ? publicclass bubbleSort {      publicbubbleSort(){        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=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:

    (3)用java实现

     

    [java]  view plain  copy  print ? publicclass quickSort {        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};   publicquickSort(){       quick(a);       for(int i=0;i<a.length;i++){          System.out.println(a[i]);       }   }   publicint 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     }       publicvoid _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                 }     }      publicvoid 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:

    (3)用java实现

    [java]  view plain  copy  print ? import java.util.Arrays;      publicclass mergingSort {      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};      publicmergingSort(){       sort(a,0,a.length-1);       for(int i=0;i<a.length;i++)          System.out.println(a[i]);   }      publicvoid sort(int[] data, int left, int right) {       // TODO Auto-generatedmethod 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);              }      }      publicvoid merge(int[] data, int left, int center, int right) {       // TODO Auto-generatedmethod stub       int [] tmpArr=newint[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:

    (3)用java实现

    [java]  view plain  copy  print ? import java.util.ArrayList;   import java.util.List;      public class radixSort {       inta[]={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(inti=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(inti=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=newArrayList<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(intj=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++;                  }              }            }                    }   }   引用地址:http://blog.csdn.net/qy1387/article/details/7752973

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