浅谈Java常见的排序算法

目录

• 一、直接插入排序
• 二、 希尔排序
• 三、冒泡排序
• 四、快速排序
• 五、选择排序(Selection Sort)
• 六、堆排序
• 七、归并排序

一、直接插入排序

基本思想：
将一个记录插入到已排序的有序表中，使插入后的表仍然有序

对初始关键字{49 38 65 97 76 13 27 49}进行直接插入排序

package Sort;
//插入排序
public class InsertSort {
    public static void main(String[] args) {
        int [] arr={49,38,65,97,76,13,27,49};
        sort(arr);
       print(arr);
    }

    private static void sort(int [] arr) {

        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
           for(int j=i;j>0;j--){
               if(arr[j]<arr[j-1]){
                  swap(arr,j,j-1);
               }
           }
        }
    }
    private static void swap(int [] arr,int i,int j){
        int temp=0;
        temp=arr[i];
        arr[i]=arr[j];
        arr[j]=temp;
    }
    private static void print(int [] arr) {
        for (int i = 0; i <arr.length ; i++) {
            System.out.print(arr[i]+" ");
        }
    }
}

13 27 38 49 49 65 76 97
Process finished with exit code 0

二、 希尔排序

希尔排序又称“缩小增量排序”（Diminishing Increment Sort)）属于插入排序类。
基本思想：
先将整个待排序的记录分割成若干子序列分别进行“直接插入排序”，待整个序列中的记录”基本有序“时，再对全体记录进行一次直接插入排序。

package Sort;
//希尔排序是插入排序的改良
public class ShellSort {
    public static void main(String[] args) {
        int [] arr={16,25,12,30,47,11,23,36,9,18,31};
        sort(arr);
        print(arr);
    }
    private static void sort(int [] arr) {
        //gap设置优化
        int h=1;
        while(h<arr.length/3){
            h=h*3+1;
        }
       for(int gap=h;gap>0;gap=(gap-1)/3) {//gap:希尔排序的间距
           for (int i = gap; i < arr.length; i++) {
               for (int j = i; j >gap-1; j-=gap) {
                   if (arr[j] < arr[j - gap]) {
                       swap(arr, j, j - gap);
                   }
               }
           }
       }
    }
    private static void swap(int [] arr,int i,int j){
        int temp=0;
        temp=arr[i];
        arr[i]=arr[j];
        arr[j]=temp;
    }
    private static void print(int [] arr) {
        for (int i = 0; i <arr.length ; i++) {
            System.out.print(arr[i]+" ");
        }
    }
}

9 11 12 16 18 23 25 30 31 36 47
Process finished with exit code 0

三、冒泡排序

冒泡排序

四、快速排序

对冒泡排序的一种改进
基本思想：
通过一趟排序将待排序记录分割成独立的两部分，其中一部分的关键字均比另一部分的关键字小，则可分别对这两部分记录继续分别进行排序，以达到整个序列有序。

package Sort;

import java.util.Arrays;

//快速排序
public class QuickSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr={49,38,65,97,76,13,27,49};
        sort(arr,0,arr.length-1);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

    private static void sort(int [] arr,int start,int end) {
       if(start<end){
           //把数组的第0个数作为标准数
           int stared=arr[start];
           //记录要排序的下标
           int low=start;
           int height=end;
           //循环找出比标准数大和比标准数小的数
           while(low<height){
               //右边数字比标准数大
               while(low<height&&stared<=arr[height]){
                   height--;
               }
               //用右边的数字替换左边的数字
               arr[low]=arr[height];
               //左边数字比标准数小
               while(low<height&&stared>=arr[low]){
                   low++;
               }
               //用左边的数字替换右边的数字
               arr[height]=arr[low];
           }
           arr[low]=stared;
           sort(arr,start,low);
           sort(arr,low+1,height);
       }

    }
    }

[13, 27, 38, 49, 76, 97, 65, 49]
Process finished with exit code 0

五、选择排序(Selection Sort)

选择排序

六、堆排序

  堆排序是利用堆这种数据结构而设计的一种排序算法，堆排序是一种选择排序，它的最坏，最好，平均时间复杂度均为O(nlogn)，它也是不稳定排序。

堆是具有以下性质的完全二叉树：每个结点的值都大于或等于其左右孩子结点的值，称为大顶堆, 注意 : 没有要求结点的左孩子的值和右孩子的值的大小关系。
每个结点的值都小于或等于其左右孩子结点的值，称为小顶堆

大顶堆举例说明：

我们对堆中的结点按层进行编号，映射到数组中就是下面这个样子:

大顶堆特点：arr[i] >= arr[2i+1] && arr[i] >= arr[2i+2] // i 对应第几个节点，i从0开始编号

小顶堆举例说明

小顶堆：arr[i] <= arr[2i+1] && arr[i] <= arr[2i+2] // i 对应第几个节点，i从0开始编号

一般升序采用大顶堆，降序采用小顶堆
堆排序基本思想

堆排序的基本思想是：

将待排序序列构造成一个大顶堆
此时，整个序列的最大值就是堆顶的根节点。
将其与末尾元素进行交换，此时末尾就为最大值。
然后将剩余n-1个元素重新构造成一个堆，这样会得到n个元素的次小值。如此反复执行，便能得到一个有序序列了。

代码示例

package Sort;
import java.util.Arrays;
/**构造大顶堆
 * 1、原顺序二叉树     非叶子节点在数组中的索引i=1时；arr[i]=6    i=0时
 *     4                   i的右节点值比它大，交换得 ：              9
 *    /\                         4                                  /\
 *   6  8                       /\                                 6  8
 *  /\                         9  8                               /\
 * 5 9                        /\                                 5 4
 *                           5 6
 */

public class HeapSort {
    public static void main(String[] args) {
        int [] arr={4,6,8,5,9};
        heapSort(arr);
    }
    //编写一个堆排序的方法
    public static void heapSort(int[] arr){
        int temp=0;
        for(int i=arr.length/2-1;i>=0;i--){
            adjustHeap(arr,i,arr.length);
        }
        //将堆顶元素与末尾元素进行交换，此时末尾就为最大值，将最大值全放在数组最后
        //重新调整结构，使其满足堆定义，继续交换堆顶元素与当前末尾元素，反复执行调整交换步骤，使整个序列达到有序
        for(int j=arr.length-1;j>0;j--) {
            //交换
            temp = arr[j];
            arr[j] = arr[0];
            arr[0] = temp;
            adjustHeap(arr, 0, j);
        }
        System.out.println("数组"+Arrays.toString(arr));

    }
    //将数组调整为一个大顶堆
    /**
     * 功能：完成将以i对应的非叶子节点的树调整成大顶堆
     * 举例：int[]arr={4,6,8,5,9};=>i=1=>adjustHeap=>得到{4，9，8，5，6}
     * 如果再次调整adjustHeap传入i=0,{4，9，8，5，6}=>得到{9，6，8，5，4}
     * @param arr  表示要调整的数组
     * @param i   表示非叶子节点在数组中的索引
     * @param length  表示对多少个元素进行调整，length在逐渐减少
     */
    public static void adjustHeap(int[]arr,int i,int length){
         int temp=arr[i];//先取出当前元素的值，保存在临时变量中
        //开始调整
        //k=i*2+1;k是i节点的左子节点
        for(int k=i*2+1;k<length;k=k*2+1){
              if(k+1<length&&arr[k]<arr[k+1]){//说明左子节点的值小于右子节点的值
                 k++;//k指向右子节点
              }
              if(arr[k]>temp){//如果子节点大于父节点
                  arr[i]=arr[k];//把较大的值赋给当前节点
                  i=k;//!!!i指向k，继续循环比较
              }else{
                  break;
              }
        }
        //当for循环结束后，已经将以i为父结点的最大值放在了堆顶上（局部）
          arr[i]=temp;//将temp的值放在调整后的位置
    }
}

堆排序结果：
数组[4, 5, 6, 8, 9]

七、归并排序

定义：

又一类不同的排序方法，将两个或两个以上的有序表合并成一个新的有序表。
需要辅助空间：O(n)
整个归并需要 [log2n] 趟
时间复杂度：O(nlog2n)

缺点：归并排序占用附加存储较多, 需要另外一个与原待排序对象数组同样大小的辅助数组。

优点：归并排序是一个稳定的排序方法

思路可以推广到“多路归并”
常用于外部排序

package Sort;
//归并排序
public class MergeSort {
    public static void main(String[] args) {
        int [] arr={4,5,7,8,1,2,3,6};
        sort(arr);
        print(arr);
    }

    private static void sort(int [] arr) {
        int mid=arr.length/2;
        int[]temp=new int[arr.length];
        int i=0;//标记左边数组
        int j=mid+1;//标记右边数组起始点
        int k=0;
        while(i<=mid&&j<arr.length){
            if(arr[i]<=arr[j]){
               temp[k]=arr[i];
               i++;
               k++;
            }else{
                temp[k]=arr[j];
                j++;
                k++;
            }
        }
        while(i<=mid){temp[k++]=arr[i++];}//将左边剩余的，复制到数组
        while(j<arr.length){temp[k++]=arr[j++];}//将右边剩余的，复制到数组
    }

    private static void print(int [] arr) {
        for (int i = 0; i <arr.length ; i++) {
            System.out.print(arr[i]+" ");
        }
    }
}

1 2 3 4 5 6 7 8
Process finished with exit code 0

到此这篇关于浅谈Java常见的排序算法 的文章就介绍到这了,更多相关Java排序算法 内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！