冒泡排序选择排序直接插入排序

Posted 2021-02-17 neowu

冒泡排序

比较相邻的元素，如果第一个比第二个大，就交换他们。第一步所有相邻的排序做完后，最大的数字会在最右边，接着重复步骤。

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        int[] array={9,5,2,6,1,3,8,4,10,7};
        for (int i=0;i<array.length;i++){
            for (int j=0;j<array.length-i-1;j++){
                if (array[j]>array[j+1]){
                    int number=array[j];
                    array[j]=array[j+1];
                    array[j+1]=number;

                }

            }
        }

        for (int number:array){
            System.out.println(number);
        }
    }
}

控制台输出：
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　假设参与比较的数组元素个数为 N，则第一轮排序有 N-1 次比较，第二轮有 N-2 次，如此类推，这种序列的求和公式为：

　　（N-1）+（N-2）+...+1 = N*（N-1）/2

    当 N 的值很大时，算法比较次数约为 N²/2次比较，忽略减1。

　假设数据是随机的，那么每次比较可能要交换位置，可能不会交换，假设概率为50%，那么交换次数为 N²/4。不过如果是最坏的情况，初始数据是逆序的，那么每次比较都要交换位置。

　　交换和比较次数都和N² 成正比。由于常数不算大 O 表示法中，忽略 2 和 4，那么冒泡排序运行都需要 O(N²) 时间级别。

　　其实无论何时，只要看见一个循环嵌套在另一个循环中，我们都可以怀疑这个算法的运行时间为 O(N²)级，外层循环执行 N 次，内层循环对每一次外层循环都执行N次（或者几分之N次）。这就意味着大约需要执行N²次某个基本操作。

 

 

选择排序 

选择排序是每一次从待排序的数据元素中选出最小的一个元素，存放在序列的起始位置，直到全部待排序的数据元素排完。

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        int[] array={9,5,2,6,1,3,8,4,10,7};
       for (int i=0;i<array.length-1;i++){
           int min=i;
           for (int j=i+1;j<array.length;j++){
               if (array[j]<array[i]) {
                   min=j;
                   if (i!=j){
                       int number=array[i];
                       array[i]=array[min];
                       array[min]=number;
                   }
               }
           }
       }

        for (int number:array){
            System.out.println(number);
        }
    }
}

控制台输出：
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       选择排序和冒泡排序执行了相同次数的比较：N*（N-1）/2，但是至多只进行了N次交换。

　　当 N 值很大时，比较次数是主要的，所以和冒泡排序一样，用大O表示是O(N²) 时间级别。但是由于选择排序交换的次数少，所以选择排序无疑是比冒泡排序快的。当 N 值较小时，如果交换时间比比较时间大的多，那么选择排序是相当快的。

 

直接插入排序

插入排序是每一步将一个待排序的记录，插入到前面已经排好序的有序序列中去，直到插完所有元素为止。

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {9, 5, 2, 6, 1, 3, 8, 4, 10, 7};
      int j;

     for (int i=1;i<array.length;i++){
         int number=array[i];
         j=i;
         while (j>0&&number<array[j-1]){
             array[j]=array[j-1];
             j--;
         }
         array[j]=number;
     }


        for (int number : array) {
            System.out.println(number);
        }

    }
}

控制台输出：
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　在第一轮排序中，它最多比较一次，第二轮最多比较两次，一次类推，第N轮，最多比较N-1次。因此有 1+2+3+...+N-1 = N*（N-1）/2。

　　假设在每一轮排序发现插入点时，平均只有全体数据项的一半真的进行了比较，我们除以2得到：N*（N-1）/4。用大O表示法大致需要需要 O(N²) 时间级别。

　　复制的次数大致等于比较的次数，但是一次复制与一次交换的时间耗时不同，所以相对于随机数据，插入排序比冒泡快一倍，比选择排序略快。

这里需要注意的是，如果要进行逆序排列，那么每次比较和移动都会进行，这时候并不会比冒泡排序快。