Java常用的八种排序算法与代码实现

Posted 2020-09-11

1.直接插入排序

2.希尔排序

3.简单选择排序

4.堆排序

5.冒泡排序

6.快速排序

7.归并排序

8.基数排序

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。

将第一个数和第二个数排序，然后构成一个有序序列

将第三个数插入进去，构成一个新的有序序列。

对第四个数、第五个数……直到最后一个数，重复第二步。

如何写成代码：

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。

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。

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。

将当前数放置到空着的位置，即j+1。

public static void insertSort(int[] a){

int length=a.length;//数组的长度

int insrtNum;//要插入的数

for(int i=1;i<length;i++){

insrtNum=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]>insrtNum){ //序列从后到前循环，将大于insertNum

a[j+1]=a[j];//元素移动一格

j--;

}

a[j+1]=insrtNum;//将需要插入的数放在插入的位置

System.out.println(Arrays.toString(a));

}

}

2.希尔排序

对于直接插入排序问题，数据量巨大时。

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。

再取k=k/2 ，将下标差值为k的书分为一组，构成有序序列。

重复第二步，直到k=1执行简单插入排序。

如何写成代码：

首先确定分的组数。

然后对组中元素进行插入排序。

然后将length/2，重复1,2步，直到length=0为止。

//希尔排序

public static 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开始

int j=i-d;//j 为有序的序列的最后一位的数

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;

System.out.println(Arrays.toString(a));

}

}

}

}

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。)

遍历整个序列，将最小的数放在最前面。

遍历剩下的序列，将最小的数放在最前面。

重复第二步，直到只剩下一个数。

如何写成代码：

首先确定循环次数，并且记住当前数字和当前位置。

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。

比对完成后，将最小的值与第一个数的值交换。

重复2、3步。

//简单选择排序

public static void selectSort(int [] a){

int length=a.length;

for(int i=0;i<length;i++){

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;

System.out.println(Arrays.toString(a));

}

}

4.堆排序

对简单选择排序的优化。

将序列构建成大顶堆。

将根节点与最后一个节点交换，然后断开最后一个节点。

重复第一、二步，直到所有节点断开。

  //堆排序

  public static 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 static  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 static 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。

将序列中所有元素两两比较，将最大的放在最后面。

将剩余序列中所有元素两两比较，将最大的放在最后面。

重复第二步，直到只剩下一个数。

如何写成代码：

设置循环次数。

设置开始比较的位数，和结束的位数。

两两比较，将最小的放到前面去。

重复2、3步，直到循环次数完毕。

//冒泡排序

public static 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-1;j++){

if(a[j]>a[j+1]){

temp=a[j];

a[j]=a[j+1];

a[j+1]=temp;

}

}

System.out.println(Arrays.toString(a));

}

}

6.快速排序

要求时间最快时。

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。

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。

//快速排序

public static void quickSort(int [] number,int start,int end){

if(start<end){

int base=number[start];//选定的基数值

int temp;//记录临时的中间值

int i=start,j=end;

do {

while((number[i]<base)&&(i<end)){

i++;

}

while((number[j]>base&&(j>start))){

j--;

} 

if(i<=j){

temp=number[j];

number[i]=number[j];

number[j]=temp;

i++;

j--;

}

 

} while (i<=j);

if(start<j){

 

quickSort(number, start, j);

}

if(end>i){

quickSort(number, i, end);

}

System.out.println(Arrays.toString(number));

}

}

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。

选择相邻两个数组成一个有序序列。

选择相邻的两个有序序列组成一个有序序列。

重复第二步，直到全部组成一个有序序列。

//归并排序

   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);  

      System.out.println(Arrays.toString(numbers));

  }  

}  

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。

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。

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。

//基数排序

public static 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++;

              }

          }

          System.out.println(Arrays.toString(array));

      }

}

测试

 /**

      * @author helen

      * @param int[] 数组

      * @serialData  

      */

public static void main(String[] args) {

//int[] a ={32,43,23,13,5,32,43,23,13,5,23,32,43,13,5,13,23,32,43,5,5,13,23,32,43};

int[] a={32,43,23,13,5,32,43,23,13,5,13,5,23,32,43,13,5,23,32,43,5,13,23,32,43,5,13,23,32,43,5,13,23,32,43,5,13,23,32,43,5,13,23,32,43}; 

//1直接插入排序

   insertSort(a);

//2希尔排序

//sheelSort(a);

//3选择简单排序  

//selectSort(a);

//4堆排序

//heapSort(a);

//5冒泡排序

//bubbleSort(a);

//6快速排序

//quickSort(a,1,44);

//7归并排序

//mergeSort(a,10,44);

//8基数排序

//sort(a);

}

本文出自 “杨海龙的博客” 博客，请务必保留此出处http://7218743.blog.51cto.com/7208743/1916864