最详细的十大经典排序算法总结（Java语言实现）

水深无声 2022-12-03 09:48 162阅读 0赞

详见：[https://blog.csdn.net/wq\_1995/article/details/81937926][https_blog.csdn.net_wq_1995_article_details_81937926]

package my.mark.mybaibaoxiang.suanFa;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.Arrays;
    
    /**
     * @Description 各种排序算法
     * @author wxming.
     * @date 2020-9-2.
     */
    public class PaiXu {
    
        public static void main(String[] args) {
            int[] intarr = {8,9,11,7,8,5,0,9,30,6};
            int[] newArr1 = radixSort(intarr);
            //int[] newArr1 = QuickSort(intarr,0,intarr.length-1);
            //int[] newArr1 = MergeSort(intarr);
            //int[] newArr = moveZeroes(intarr);
            System.out.println(Arrays.toString(newArr1));
            System.out.println("Hello World!");
        }
    
        //基数排序2
        public static int[] radixSort(int[] arr){
            //1.得到该数组中最大的值
            int max = arr[0]; //假设第一个数为最大
            for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
                if(arr[i] > max){
                    max = arr[i];
                }
            }
            //计算得到的最大的数时几位数(这里实现的基数排序不能给负数排序)
            int maxLength = (max + "").length();
    
            //2.定义一个二维数组，表示10个桶，每一个一维数组就是一个桶
            //说明：
            //(1)二维数组包含10个一维数组
            //(2)为了防止在放入数的时候数据溢出，将每个桶(一维数组)大小定义为arr.length
            //(3)基数排序是典型的空间换时间的算法
            int bucket[][] = new int[10][arr.length];
    
            //为了记录每个桶中实际有多少个数据，需要定义一个一维数组来记录每个桶中每次放入的数据的个数
            //例如：bucketElementCounts[1]就表示bucket[1]这个桶中实际存放的数据的个数
            int[] bucketElementCounts = new int[10];
    
            for (int i = 0, n = 1; i < maxLength; n *= 10, i++) {  //数组中最大数是几位，外循环就是多少次
                for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
                    //判断每个数的个/十/百...的位数是多少，第一轮计算个位数，第二轮计算十位数...
                    int digitOfElement = arr[j] / n % 10;
                    bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]++] = arr[j];
                }
                //将数按照规则放入桶中之后，在按序从桶中取出数据放入arr数组中
                int index = 0;
                for (int k = 0; k < bucketElementCounts.length; k++) {
                    //如果桶中有数据，则将其放入原数组中
                    if(bucketElementCounts[k] != 0){
                        for (int l = 0; l < bucketElementCounts[k]; l++) {
                            arr[index++] = bucket[k][l];
                        }
                    }
                    //每(i+1)轮处理完之后，都需要将bucketElementCounts[k] = 0，重新置位0 ！！！！
                    bucketElementCounts[k] = 0;
                }
    //            System.out.println("第" + (i + 1) + "轮处理后：" + Arrays.toString(arr));
            }
            return arr;
        }
    
        //TODO ==============================================================
        /**
         * 基数排序1
         * @param array
         * @return
         */
        public static int[] RadixSort(int[] array) {
            if (array == null || array.length < 2)
                return array;
            // 1.先算出最大数的位数；
            int max = array[0];
            for (int i = 1; i < array.length; i++) {
                max = Math.max(max, array[i]);
            }
            int maxDigit = 0;
            while (max != 0) {
                max /= 10;
                maxDigit++;
            }
            int mod = 10, div = 1;
            ArrayList<ArrayList<Integer>> bucketList = new ArrayList<ArrayList<Integer>>();
            for (int i = 0; i < 10; i++)
                bucketList.add(new ArrayList<Integer>());
            for (int i = 0; i < maxDigit; i++, mod *= 10, div *= 10) {
                for (int j = 0; j < array.length; j++) {
                    int num = (array[j] % mod) / div;
                    bucketList.get(num).add(array[j]);
                }
                int index = 0;
                for (int j = 0; j < bucketList.size(); j++) {
                    for (int k = 0; k < bucketList.get(j).size(); k++)
                        array[index++] = bucketList.get(j).get(k);
                    bucketList.get(j).clear();
                }
            }
            return array;
        }
        //TODO ==============================================================
        /**
         * 桶排序
         *
         * @param array
         * @param bucketSize
         * @return
         */
        public static ArrayList<Integer> BucketSort(ArrayList<Integer> array, int bucketSize) {
            if (array == null || array.size() < 2)
                return array;
            int max = array.get(0), min = array.get(0);
            // 找到最大值最小值
            for (int i = 0; i < array.size(); i++) {
                if (array.get(i) > max)
                    max = array.get(i);
                if (array.get(i) < min)
                    min = array.get(i);
            }
            int bucketCount = (max - min) / bucketSize + 1;
            ArrayList<ArrayList<Integer>> bucketArr = new ArrayList<>(bucketCount);
            ArrayList<Integer> resultArr = new ArrayList<>();
            for (int i = 0; i < bucketCount; i++) {
                bucketArr.add(new ArrayList<Integer>());
            }
            for (int i = 0; i < array.size(); i++) {
                bucketArr.get((array.get(i) - min) / bucketSize).add(array.get(i));
            }
            for (int i = 0; i < bucketCount; i++) {
                if (bucketSize == 1) { // 如果带排序数组中有重复数字时  感谢 @见风任然是风 朋友指出错误
                    for (int j = 0; j < bucketArr.get(i).size(); j++)
                        resultArr.add(bucketArr.get(i).get(j));
                } else {
                    if (bucketCount == 1)
                        bucketSize--;
                    ArrayList<Integer> temp = BucketSort(bucketArr.get(i), bucketSize);
                    for (int j = 0; j < temp.size(); j++)
                        resultArr.add(temp.get(j));
                }
            }
            return resultArr;
        }
        //TODO ==============================================================
        /**
         * 计数排序
         *
         * @param array
         * @return
         */
        public static int[] CountingSort(int[] array) {
            if (array.length == 0) return array;
            int bias, min = array[0], max = array[0];
            for (int i = 1; i < array.length; i++) {
                if (array[i] > max)
                    max = array[i];
                if (array[i] < min)
                    min = array[i];
            }
            bias = - min;
            int[] bucket = new int[max - min + 1];
            Arrays.fill(bucket, 0);
            for (int i = 0; i < array.length; i++) {
                bucket[array[i] + bias]++;
            }
            int index = 0, i = 0;
            while (index < array.length) {
                if (bucket[i] != 0) {
                    array[index] = i - bias;
                    bucket[i]--;
                    index++;
                } else{
                    i++;
                }
            }
            return array;
        }
        //TODO ==============================================================
        //声明全局变量，用于记录数组array的长度；
        static int len;
        /**
         * 堆排序算法
         *
         * @param array
         * @return
         */
        public static int[] HeapSort(int[] array) {
            len = array.length;
            if (len < 1) return array;
            //1.构建一个最大堆
            buildMaxHeap(array);
            //2.循环将堆首位（最大值）与末位交换，然后在重新调整最大堆
            while (len > 0) {
                swap(array, 0, len - 1);
                len--;
                adjustHeap(array, 0);
            }
            return array;
        }
        /**
         * 建立最大堆
         *
         * @param array
         */
        public static void buildMaxHeap(int[] array) {
            //从最后一个非叶子节点开始向上构造最大堆
            for (int i = (len/2 - 1); i >= 0; i--) {
                adjustHeap(array, i);
            }
        }
        /**
         * 调整使之成为最大堆
         *
         * @param array
         * @param i
         */
        public static void adjustHeap(int[] array, int i) {
            int maxIndex = i;
            //如果有左子树，且左子树大于父节点，则将最大指针指向左子树
            if (i * 2 < len && array[i * 2] > array[maxIndex])
                maxIndex = i * 2;
            //如果有右子树，且右子树大于父节点，则将最大指针指向右子树
            if (i * 2 + 1 < len && array[i * 2 + 1] > array[maxIndex])
                maxIndex = i * 2 + 1;
            //如果父节点不是最大值，则将父节点与最大值交换，并且递归调整与父节点交换的位置。
            if (maxIndex != i) {
                swap(array, maxIndex, i);
                adjustHeap(array, maxIndex);
            }
        }
        //TODO ==============================================================
        /**
         * 快速排序方法
         * @param array 要被排序的数组
         * @param start 该数组的第一个值索引，即0
         * @param end 该数组的最后一个值索引，即length-1
         * @return
         */
        public static int[] QuickSort(int[] array, int start, int end) {
            if (array.length < 1 || start < 0 || end >= array.length || start > end){
                return null;
            }
            int smallIndex = partition(array, start, end);
            if (smallIndex > start){
                QuickSort(array, start, smallIndex - 1);
            }
            if (smallIndex < end){
                QuickSort(array, smallIndex + 1, end);
            }
            return array;
        }
        /**
         * 快速排序算法——partition
         * @param array
         * @param start
         * @param end
         * @return
         */
        public static int partition(int[] array, int start, int end) {
            double random = Math.random();
            int pivot = (int) (start + random * (end - start + 1));
            int smallIndex = start - 1;
            swap(array, pivot, end);
            for (int i = start; i <= end; i++)
                if (array[i] <= array[end]) {
                    smallIndex++;
                    if (i > smallIndex)
                        swap(array, i, smallIndex);
                }
            return smallIndex;
        }
    
        /**
         * 交换数组内两个元素
         * @param array
         * @param i
         * @param j
         */
        public static void swap(int[] array, int i, int j) {
            int temp = array[i];
            array[i] = array[j];
            array[j] = temp;
        }
        //TODO ==============================================================
        /**
         * 归并排序
         *
         * @param array
         * @return
         */
        public static int[] MergeSort(int[] array) {
            if (array.length < 2) return array;
            int mid = array.length / 2;
            int[] left = Arrays.copyOfRange(array, 0, mid);
            int[] right = Arrays.copyOfRange(array, mid, array.length);
            return merge(MergeSort(left), MergeSort(right));
        }
        /**
         * 归并排序——将两段排序好的数组结合成一个排序数组
         *
         * @param left
         * @param right
         * @return
         */
        public static int[] merge(int[] left, int[] right) {
            int[] result = new int[left.length + right.length];
            for (int index = 0, i = 0, j = 0; index < result.length; index++) {
                if (i >= left.length){
                    result[index] = right[j++];
                }else if (j >= right.length){
                    result[index] = left[i++];
                }else if (left[i] > right[j]){
                    result[index] = right[j++];
                }else{
                    result[index] = left[i++];
                }
            }
            return result;
        }
    
        //TODO ==============================================================
        /**
         * 希尔排序
         * @param array
         * @return
         */
        public static int[] ShellSort(int[] array) {
            int len = array.length;
            int temp, gap = len / 2;
            while (gap > 0) {
                for (int i = gap; i < len; i++) {
                    temp = array[i];
                    int preIndex = i - gap;
                    while (preIndex >= 0 && array[preIndex] > temp) {
                        array[preIndex + gap] = array[preIndex];
                        preIndex -= gap;
                    }
                    array[preIndex + gap] = temp;
                }
                gap /= 2;
            }
            return array;
        }
    
        //TODO ==============================================================
        /**
         * 插入排序
         * @param array
         * @return
         */
        public static int[] insertionSort(int[] array) {
            if (array == null || array.length < 2){
                return array;
            }
            int current;
            for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
                current = array[i + 1];
                int preIndex = i;
                boolean flag = false;
                while (preIndex >= 0 && current < array[preIndex]) {
                    array[preIndex + 1] = array[preIndex];
                    preIndex--;
                    flag=true;
                }
                if(flag){
                    array[preIndex + 1] = current;
                }
            }
            return array;
        }
    
        //TODO ==============================================================
        /**
         * 选择排序
         * @param array
         * @return
         */
        public static int[] selectionSort(int[] array) {
            if (array == null || array.length < 2){
                return array;
            }
            int temp;
            for (int i = 0; i < array.length; i++){
                int minIndex = i;
                for (int j = i+1; j < array.length; j++){
                    if (array[minIndex] > array[j]) {
                        minIndex = j;
                    }
                }
                temp = array[minIndex];
                array[minIndex] = array[i];
                array[i] = temp;
            }
            return array;
        }
    
        //TODO ==============================================================
        /**
         * 冒泡排序
         * @param array
         * @return
         */
        public static int[] bubbleSort(int[] array) {
            if (array == null || array.length < 2){
                return array;
            }
            int temp;
            for (int i = 0; i < array.length; i++){
                for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++){
                    if (array[j] > array[j+1]) {
                        temp = array[j + 1];
                        array[j + 1] = array[j];
                        array[j] = temp;
                    }
                }
            }
            return array;
        }
    
        //TODO ==============================================================
        /**
         * 给定一个数组 nums，编写一个函数将所有 0 移动到数组的末尾，同时保持非零元素的相对顺序。
         * @param nums
         */
        public static int[] moveZeroes(int[] nums) {
            if(nums == null || nums.length < 2){
                return nums;
            }
            int flag = 0;//从左到右不为0的下一个位置的标记。
            for(int i=0;i<nums.length;i++){
                if(nums[i] != 0){
                    if(i != flag){//如果当前不为0的角标不等于（从左到右不为0的下一个）标记位，则将当前值和标记位的值交换。
                        exchange(nums,flag,i);
                    }
                    flag++;
                }
            }
            return nums;
        }
    
        private static void exchange(int[] nums,int flag,int i){
            int tmp = nums[flag];
            nums[flag] = nums[i];
            nums[i] = tmp;
        }
    }

[https_blog.csdn.net_wq_1995_article_details_81937926]: https://blog.csdn.net/wq_1995/article/details/81937926