程序员没有理由不知道的8大排序

冷不防 2021-09-14 02:14 245阅读 0赞

排序有内部排序和外部排序，内部排序只使用内存，外部排序内存与外存结合使用。其中，内部排序又分为5大类，分别是：插入排序（直接插入排序、希尔排序），选择排序（简单选择排序、堆排序），交换排序（冒泡排序、快速排序），归并排序和基数排序（又叫分配排序）。归并排序是所需辅助空间最多的排序，堆排序是所需辅助空间最少的排序，快速排序是平均速度最快的排序。

#### 1.直接插入排序 ####

基本思想：在排好序的n（n>=1）个数中，要把第n+1个数排到前面的n个数中，使之成为n+1个有序的数。如此反复循环，直到全部排好序。

代码实现：

package com.xzw.xzw; import java.util.Arrays; /** * 直接插入排序 * @author 象在舞 * */ public class InsertSort { //待排序的数 private static final int[] NUMBERS = {59, 48, 75, 107, 86, 23, 37, 88, 44, 22, 54, 5, 14, 52, 79, 98, 54, 15}; //直接插入排序方法 public static void insertSort(int[] array) { for (int i = 1; i < array.length; i++) { int temp = array[i]; int j = i - 1; for (; j >= 0 && array[j] > temp; j--) { array[j + 1] = array[j]; } array[j + 1] = temp; } System.out.println("排序结果为：" + Arrays.toString(array)); } public static void main(String[] args) { insertSort(NUMBERS); } }

####  2.希尔排序 ####

希尔排序是非稳定的排序算法，效率高，也称递减增量排序算法。

基本思想：取一个正整数n1<n，把所有相隔n1的待排序数放到一组，每个组内进行直接插入排序；然后取n2<n1，重复上述分组和排序操作，直到ni=1，即所有的待排序数放到一个组中进行排序。

代码实现：

package com.xzw.xzw; import java.util.Arrays; /** * 希尔排序 * @author 象在舞 * */ public class ShellSort { //待排序的数 private static final int[] NUMBERS = {59, 48, 75, 107, 86, 23, 37, 88, 44, 22, 54, 5, 14, 52, 79, 98, 54, 15}; //希尔排序方法 public static void shellSort(int[] array) { int i, j, temp, index = 1, length = array.length; while (index < length / 3) { index = index * 3 + 1; } for (; index > 0; index /= 3) { for (i = index; i < length; i++) { temp = array[i]; for (j = i - index; j >= 0 && array[j] > temp; j -= index) { array[j + index] = array[j]; } array[j + index] = temp; } } System.out.println("排序结果为：" + Arrays.toString(array)); } public static void main(String[] args) { shellSort(NUMBERS); } }

#### 3.简单选择排序 ####

基本思想：在要排序的一组数中，选出最小的那个数与一个数进行位置交换，在剩下的数中选出最小的数与第二个数进行位置交换，如此循环，直至结束。

代码实现：

package com.xzw.xzw;
    
    import java.util.Arrays;
    
    /**
     * 简单选择排序
     * @author 象在舞
     *
     */
    public class SelectSort {
    	//待排序的数
    	private static final int[] NUMBERS =  
    		{59, 48, 75, 107, 86, 23, 37, 88, 44, 22, 54, 5, 14, 52, 79, 98, 54, 15};
    	//简单选择排序方法
    	public static void selectSort(int[] array) {  
    		int pos = 0;  
    		for (int i = 0; i < array.length; i++) {  
    			int j = i + 1;  
    			pos = i;  
    			int temp = array[i];  
    			for (; j < array.length; j++) {  
    				if (array[j] < temp) {  
    					temp = array[j];  
    					pos = j;  
    				}  
    			}  
    			array[pos] = array[i];  
    			array[i] = temp;  
    		}  
    		System.out.println("排序结果为：" + Arrays.toString(array));  
    	}  
    	public static void main(String[] args) {
    		selectSort(NUMBERS);
    	}
    }

#### 4.堆排序 ####

基本思想：堆排序是一种树形选择排序，首先是要建堆，然后从堆中找出最大的数作为堆顶，然后剩余的数再建堆，找出最大的数，以此类推，直至排序完成。

代码实现：

package com.xzw.xzw;
    
    import java.util.Arrays;
    
    /**
     * 堆排序
     * @author 象在舞
     *
     */
    public class HeapSort {
    	//待排序的数
    	private static final int[] NUMBERS =  
    		{59, 48, 75, 107, 86, 23, 37, 88, 44, 22, 54, 5, 14, 52, 79, 98, 54, 15};
    	//堆排序方法
    	public static void heapSort(int[] array) {  
    		/** 
    		 *  第一步：将数组堆化 
    		 *  beginIndex = 第一个非叶子节点。 
    		 *  从第一个非叶子节点开始即可。无需从最后一个叶子节点开始。 
    		 *  叶子节点可以看作已符合堆要求的节点，根节点就是它自己且自己以下值为最大。 
    		 */  
    		int len = array.length - 1;  
    		int beginIndex = (len - 1) >> 1;  
    		for (int i = beginIndex; i >= 0; i--) {  
    			maxHeapify(i, len, array);  
    		}  
    		/* 
    		 * 第二步：对堆化数据排序 
    		 * 每次都是移出最顶层的根节点A[0]，与最尾部节点位置调换，同时遍历长度 - 1。 
    		 * 然后从新整理被换到根节点的末尾元素，使其符合堆的特性。 
    		 * 直至未排序的堆长度为 0。 
    		 */  
    		for (int i = len; i > 0; i--) {  
    			swap(0, i, array);  
    			maxHeapify(0, i - 1, array);  
    		}  
    		System.out.println("排序结果为：" + Arrays.toString(array));
    	}  
    	//交换数组元素
    	private static void swap(int i, int j, int[] array) {  
    		int temp = array[i];  
    		array[i] = array[j];  
    		array[j] = temp;  
    	}  
    	/** 
    	 * 调整索引为 index 处的数据，使其符合堆的特性。 
    	 * @param index 需要堆化处理的数据的索引 
    	 * @param len   未排序的堆（数组）的长度 
    	 */  
    	private static void maxHeapify(int index, int len, int[] arr) {  
    		int li = (index << 1) + 1; // 左子节点索引  
    		int ri = li + 1;           // 右子节点索引  
    		int cMax = li;             // 子节点值最大索引，默认左子节点。  
    		if (li > len) {  
    			return;       // 左子节点索引超出计算范围，直接返回。  
    		}  
    		if (ri <= len && arr[ri] > arr[li]) { // 先判断左右子节点，哪个较大。  
    			cMax = ri; 
    		}  
    		if (arr[cMax] > arr[index]) {  
    			swap(cMax, index, arr);      // 如果父节点被子节点调换，  
    			maxHeapify(cMax, len, arr);  // 则需要继续判断换下后的父节点是否符合堆的特性。  
    		}  
    	} 
    	public static void main(String[] args) {
    		heapSort(NUMBERS);
    	}
    }

#### 5.冒泡排序 ####

基本思想：在要排序的一组数中，当相邻两个数比较之后，较小的数往上冒，较大的数往下沉，以此类推，直至将所有的数排序完成。

代码实现：

package com.xzw.xzw;
    
    import java.util.Arrays;
    
    /**
     * 冒泡排序
     * @author 象在舞
     *
     */
    public class BubbleSort {
    	//待排序的数
    	private static final int[] NUMBERS =  
    		{59, 48, 75, 107, 86, 23, 37, 88, 44, 22, 54, 5, 14, 52, 79, 98, 54, 15};
    	//冒泡排序方法
    	public static void bubbleSort(int[] array) {  
    		int temp = 0;  
    		for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {  
    			for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++) {  
    				if (array[j] > array[j + 1]) {  
    					temp = array[j];  
    					array[j] = array[j + 1];  
    					array[j + 1] = temp;  
    				}  
    			}  
    		}  
    		System.out.println("排序结果为：" + Arrays.toString(array));
    	} 
    	public static void main(String[] args) {
    		bubbleSort(NUMBERS);
    	}
    }

#### 6.快速排序 ####

基本思想：从待排序的数中选出一个基准元素，通过比较，将待排序的数分成两部分：一部分比基准元素小，一部分比基准元素大（包括与基准元素相等的数）。然后再用相同的方法递归的排序划分好的两部分，直至排序结束。

代码实现：

package com.xzw.xzw;
    
    import java.util.Arrays;
    
    /**
     * 快速排序
     * @author 象在舞
     *
     */
    public class QuickSort {
    	//待排序的数
    	private static final int[] NUMBERS =  
    		{59, 48, 75, 107, 86, 23, 37, 88, 44, 22, 54, 5, 14, 52, 79, 98, 54, 15};
    	//快速排序方法
    	public static void quickSort(int[] array) {  
    		_quickSort(array, 0, array.length - 1);  
    		System.out.println("排序结果为：" + Arrays.toString(array));
    	}  
    	//得到基准元素
    	private static int getMiddle(int[] list, int low, int high) {  
    		int tmp = list[low]; 
    		while (low < high) {  
    			while (low < high && list[high] >= tmp) {  
    				high--;  
    			}  
    			list[low] = list[high]; 
    			while (low < high && list[low] <= tmp) {  
    				low++;  
    			}  
    			list[high] = list[low];
    		}  
    		list[low] = tmp;            
    		return low;                 
    	}  
    
    
    	private static void _quickSort(int[] list, int low, int high) {  
    		if (low < high) {  
    			int middle = getMiddle(list, low, high);  
    			_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  
    		}  
    	}
    	public static void main(String[] args) {
    		quickSort(NUMBERS);
    	}
    }

#### 7.归并排序 ####

基本思想：把待排序的数分成若干个有序的子序列，然后把有序的子序列合并成一个整体有序的序列。

代码实现：

package com.xzw.xzw;
    
    import java.util.Arrays;
    
    /**
     * 归并排序
     * @author 象在舞
     *
     */
    public class MergingSort {
    	//待排序的数
    	private static final int[] NUMBERS =  
    		{59, 48, 75, 107, 86, 23, 37, 88, 44, 22, 54, 5, 14, 52, 79, 98, 54, 15};
    	//归并排序方法
    	public static void mergingSort(int[] array) {  
    		sort(array, 0, array.length - 1);  
    		System.out.println("排序结果为：" + Arrays.toString(array));
    	}  
    	//排序方法
    	private static void sort(int[] data, int left, int right) {  
    		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);  
    			merge(data, left, center, right);  
    		}  
    	}  
    	//合并方法
    	private static void merge(int[] data, int left, int center, int right) {  
    		int[] tmpArray = new int[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]) {  
    				tmpArray[third++] = data[left++];  
    			} else {  
    				tmpArray[third++] = data[mid++];  
    			}  
    		}  
    		//剩余部分依次放入中间数组  
    		while (mid <= right) {  
    			tmpArray[third++] = data[mid++];  
    		}  
    		while (left <= center) {  
    			tmpArray[third++] = data[left++];  
    		}  
    		//将中间数组中的内容复制回原数组  
    		while (tmp <= right) {  
    			data[tmp] = tmpArray[tmp++];  
    		}  
    	}  
    	public static void main(String[] args) {
    		mergingSort(NUMBERS);
    	}
    }

#### 8.基数排序 ####

将所有待排序的数统一为同样的数位长度，数位较短的前面补零。然后从最低位开始依次进行一次排序。这样从最低位到最高位排序完成以后，待排序的数就会变成一个有序的数列。

代码实现：

package com.xzw.xzw;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.Arrays;
    
    /**
     * 基数排序
     * @author 象在舞
     *
     */
    public class RadixSort {
    	//待排序的数
    	private static final int[] NUMBERS =  
    		{59, 48, 75, 107, 86, 23, 37, 88, 44, 22, 54, 5, 14, 52, 79, 98, 54, 15};
    	//基数排序方法
    	public static void radixSort(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;  
    		ArrayList<ArrayList<Integer>> queue = new ArrayList<>();  
    		for (int i = 0; i < 10; i++) {  
    			ArrayList<Integer> queue1 = new ArrayList<>();  
    			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 anArray : array) {  
    				//得到数字的第time+1位数;  
    				int x = anArray % (int)Math.pow(10, i + 1) / (int)Math.pow(10, i);  
    				ArrayList<Integer> queue2 = queue.get(x);  
    				queue2.add(anArray);  
    				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("排序结果为：" + Arrays.toString(array));
    	}  
    	public static void main(String[] args) {
    		radixSort(NUMBERS);
    	}
    }