Java实现八个常用的排序算法：插入排序、冒泡排序、选择排序、希尔排序等

本文实现了八个常用的排序算法：插入排序、冒泡排序、选择排序、希尔排序 、快速排序、归并排序、堆排序和LST基数排序

首先是EightAlgorithms.java文件，代码如下：

import java.util.Arrays;
/*
 * 实现了八个常用的排序算法：插入排序、冒泡排序、选择排序、希尔排序
 * 以及快速排序、归并排序、堆排序和LST基数排序
 * @author gkh178
 */
public class EightAlgorithms { 

  //插入排序：时间复杂度o(n^2)
  public static void insertSort(int a[], int n) {
    for (int i = 1; i < n; ++i) {
      int temp = a[i];
      int j = i - 1;
      while (j >= 0 && a[j] > temp) {
        a[j + 1] =a[j];
        --j;
      }
      a[j + 1] = temp;
    }
  } 

  //冒泡排序：时间复杂度o(n^2)
  public static void bubbleSort(int a[], int n) {
    for (int i = n - 1; i > 0; --i) {
      for (int j = 0; j < i; ++j) {
        if (a[j] > a[j + 1]) {
          int temp = a[j];
          a[j] = a[j + 1];
          a[j + 1] = temp;
        }
      }
    }
  } 

  //选择排序：时间复杂度o(n^2)
  public static void selectSort(int a[], int n) {
    for (int i = 0; i < n - 1; ++i) {
      int min = a[i];
      int index = i;
      for (int j = i + 1; j < n; ++j) {
        if (a[j] < min) {
          min = a[j];
          index = j;
        }
      }
      a[index] = a[i];
      a[i] = min;
    }
  } 

  //希尔排序：时间复杂度介于o(n^2)和o(nlgn)之间
  public static void shellSort(int a[], int n) {
    for (int gap = n / 2; gap >= 1; gap /= 2) {
      for (int i = gap; i < n; ++i) {
        int temp = a[i];
        int j = i -gap;
        while (j >= 0 && a[j] > temp) {
          a[j + gap] = a[j];
          j -= gap;
        }
        a[j + gap] = temp;
      }
    }
  } 

  //快速排序：时间复杂度o(nlgn)
  public static void quickSort(int a[], int n) {
    _quickSort(a, 0, n-1);
  }
  public static void _quickSort(int a[], int left, int right) {
    if (left < right) {
      int q = _partition(a, left, right);
      _quickSort(a, left, q - 1);
      _quickSort(a, q + 1, right);
    }
  }
  public static int _partition(int a[], int left, int right) {
    int pivot = a[left];
    while (left < right) {
      while (left < right && a[right] >= pivot) {
        --right;
      }
      a[left] = a[right];
      while (left <right && a[left] <= pivot) {
        ++left;
      }
      a[right] = a[left];
    }
    a[left] = pivot;
    return left;
  } 

  //归并排序：时间复杂度o(nlgn)
  public static void mergeSort(int a[], int n) {
    _mergeSort(a, 0 , n-1);
  }
  public static void _mergeSort(int a[], int left, int right) {
    if (left <right) {
      int mid = left + (right - left) / 2;
      _mergeSort(a, left, mid);
      _mergeSort(a, mid + 1, right);
      _merge(a, left, mid, right);
    }
  }
  public static void _merge(int a[], int left, int mid, int right) {
    int length = right - left + 1;
    int newA[] = new int[length];
    for (int i = 0, j = left; i <= length - 1; ++i, ++j) {
      newA[i] = a[j];
    }
    int i = 0;
    int j = mid -left + 1;
    int k = left;
    for (; i <= mid - left && j <= length - 1; ++k) {
      if (newA[i] < newA[j]) {
        a[k] = newA[i++];
      }
      else {
        a[k] = newA[j++];
      }
    }
    while (i <= mid - left) {
      a[k++] = newA[i++];
    }
    while (j <= right - left) {
      a[k++] = newA[j++];
    }
  } 

  //堆排序：时间复杂度o(nlgn)
  public static void heapSort(int a[], int n) {
    builtMaxHeap(a, n);//建立初始大根堆
    //交换首尾元素，并对交换后排除尾元素的数组进行一次上调整
    for (int i = n - 1; i >= 1; --i) {
      int temp = a[0];
      a[0] = a[i];
      a[i] = temp;
      upAdjust(a, i);
    }
  }
  //建立一个长度为n的大根堆
  public static void builtMaxHeap(int a[], int n) {
    upAdjust(a, n);
  }
  //对长度为n的数组进行一次上调整
  public static void upAdjust(int a[], int n) {
    //对每个带有子女节点的元素遍历处理，从后到根节点位置
    for (int i = n / 2; i >= 1; --i) {
      adjustNode(a, n, i);
    }
  }
  //调整序号为i的节点的值
  public static void adjustNode(int a[], int n, int i) {
    //节点有左右孩子
    if (2 * i + 1 <= n) {
      //右孩子的值大于节点的值，交换它们
      if (a[2 * i] > a[i - 1]) {
        int temp = a[2 * i];
        a[2 * i] = a[i - 1];
        a[i - 1] = temp;
      }
      //左孩子的值大于节点的值，交换它们
      if (a[2 * i -1] > a[i - 1]) {
        int temp = a[2 * i - 1];
        a[2 * i - 1] = a[i - 1];
        a[i - 1] = temp;
      }
      //对节点的左右孩子的根节点进行调整
      adjustNode(a, n, 2 * i);
      adjustNode(a, n, 2 * i + 1);
    }
    //节点只有左孩子，为最后一个有左右孩子的节点
    else if (2 * i == n) {
      //左孩子的值大于节点的值，交换它们
      if (a[2 * i -1] > a[i - 1]) {
        int temp = a[2 * i - 1];
        a[2 * i - 1] = a[i - 1];
        a[i - 1] = temp;
      }
    }
  } 

  //基数排序的时间复杂度为o(distance(n+radix)),distance为位数，n为数组个数，radix为基数
  //本方法是用LST方法进行基数排序，MST方法不包含在内
  //其中参数radix为基数，一般为10；distance表示待排序的数组的数字最长的位数；n为数组的长度
  public static void lstRadixSort(int a[], int n, int radix, int distance) {
    int[] newA = new int[n];//用于暂存数组
    int[] count = new int[radix];//用于计数排序，保存的是当前位的值为0 到 radix-1的元素出现的的个数
    int divide = 1;
    //从倒数第一位处理到第一位
    for (int i = 0; i < distance; ++i) {
      System.arraycopy(a, 0, newA, 0, n);//待排数组拷贝到newA数组中
      Arrays.fill(count, 0);//将计数数组置0
      for (int j = 0; j < n; ++j) {
        int radixKey = (newA[j] / divide) % radix; //得到数组元素的当前处理位的值
        count[radixKey]++;
      }
      //此时count[]中每个元素保存的是radixKey位出现的次数
      //计算每个radixKey在数组中的结束位置，位置序号范围为1-n
      for (int j = 1; j < radix; ++j) {
        count[j] = count[j] + count[j - 1];
      }
      //运用计数排序的原理实现一次排序，排序后的数组输出到a[]
      for (int j = n - 1; j >= 0; --j) {
        int radixKey = (newA[j] / divide) % radix;
        a[count[radixKey] - 1] = newA[j];
        --count[radixKey];
      }
      divide = divide * radix;
    }
  }
} 

然后测试代码TestEightAlgorithms.java，代码如下：

public class TestEightAlgorithms { 

  public static void printArray(int a[], int n) {
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
      System.out.print(a[i] + " ");
      if ( i == n - 1) {
        System.out.println();
      }
    }
  } 

  public static void main(String[] args) {
    for (int i = 1; i <= 8; ++i) {
      int arr[] = {45, 38, 26, 77, 128, 38, 25, 444, 61, 153, 9999, 1012, 43, 128};
      switch(i) {
      case 1:
        EightAlgorithms.insertSort(arr, arr.length);
        break;
      case 2:
        EightAlgorithms.bubbleSort(arr, arr.length);
        break;
      case 3:
        EightAlgorithms.selectSort(arr, arr.length);
        break;
      case 4:
        EightAlgorithms.shellSort(arr, arr.length);
        break;
      case 5:
        EightAlgorithms.quickSort(arr, arr.length);
        break;
      case 6:
        EightAlgorithms.mergeSort(arr, arr.length);
        break;
      case 7:
        EightAlgorithms.heapSort(arr, arr.length);
        break;
      case 8:
        EightAlgorithms.lstRadixSort(arr, arr.length, 10, 4);
        break;
      default:
        break;
      }
      printArray(arr, arr.length);
    }
  }
} 

最后是运行结果如下：

以上就是Java实现八个常用的排序算法的全部代码，希望大家对C++排序算法有更进一步的了解。