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        一遍記住Java常用的八種排序算法與代碼實現

        來源:KaelQ 發布時間:2018-05-28 閱讀次數:

        1.直接插入排序

        經常碰到這樣一類排序問題:把新的數據插入到已經排好的數據列中。

        1. 將第一個數和第二個數排序,然后構成一個有序序列
        2. 將第三個數插入進去,構成一個新的有序序列。
        3. 對第四個數、第五個數……直到最后一個數,重復第二步。

        如何寫寫成代碼:

        1. 首先設定插入次數,即循環次數,for(int i=1;i<length;i++),1個數的那次不用插入。
        2. 設定插入數和得到已經排好序列的最后一個數的位數。insertNum和j=i-1。
        3. 從最后一個數開始向前循環,如果插入數小于當前數,就將當前數向后移動一位。
        4. 將當前數放置到空著的位置,即j+1。

        代碼實現如下:

        public void insertSort(int[] a){
                int length=a.length;//數組長度,將這個提取出來是為了提高速度。
                int insertNum;//要插入的數
                for(int i=1;i<length;i++){//插入的次數
                    insertNum=a[i];//要插入的數
                    int j=i-1;//已經排序好的序列元素個數
                    while(j>=0&&a[j]>insertNum){//序列從后到前循環,將大于insertNum的數向后移動一格
                        a[j+1]=a[j];//元素移動一格
                        j--;
                    }
                    a[j+1]=insertNum;//將需要插入的數放在要插入的位置。
                }
            }
        

        2.希爾排序

        對于直接插入排序問題,數據量巨大時。

        1. 將數的個數設為n,取奇數k=n/2,將下標差值為k的書分為一組,構成有序序列。
        2. 再取k=k/2 ,將下標差值為k的書分為一組,構成有序序列。
        3. 重復第二步,直到k=1執行簡單插入排序。 

        如何寫成代碼:

        1. 首先確定分的組數。
        2. 然后對組中元素進行插入排序。
        3. 然后將length/2,重復1,2步,直到length=0為止。

        代碼實現如下:

        public  void sheelSort(int[] a){
                int d  = a.length;
                while (d!=0) {
                    d=d/2;
                    for (int x = 0; x < d; x++) {//分的組數
                        for (int i = x + d; i < a.length; i += d) {//組中的元素,從第二個數開始
                            int j = i - d;//j為有序序列最后一位的位數
                            int temp = a[i];//要插入的元素
                            for (; j >= 0 && temp < a[j]; j -= d) {//從后往前遍歷。
                                a[j + d] = a[j];//向后移動d位
                            }
                            a[j + d] = temp;
                        }
                    }
                }
            }
        

        3.簡單選擇排序

        常用于取序列中最大最小的幾個數時。

        (如果每次比較都交換,那么就是交換排序;如果每次比較完一個循環再交換,就是簡單選擇排序。)

        1. 遍歷整個序列,將最小的數放在最前面。
        2. 遍歷剩下的序列,將最小的數放在最前面。
        3. 重復第二步,直到只剩下一個數。 

        如何寫成代碼:

        1. 首先確定循環次數,并且記住當前數字和當前位置。
        2. 將當前位置后面所有的數與當前數字進行對比,小數賦值給key,并記住小數的位置。
        3. 比對完成后,將最小的值與第一個數的值交換。
        4. 重復2、3步。

        代碼實現如下:

            public void selectSort(int[] a) {
                int length = a.length;
                for (int i = 0; i < length; i++) {//循環次數
                    int key = a[i];
                    int position=i;
                    for (int j = i + 1; j < length; j++) {//選出最小的值和位置
                        if (a[j] < key) {
                            key = a[j];
                            position = j;
                        }
                    }
                    a[position]=a[i];//交換位置
                    a[i]=key;
                }
            }
        

        4.堆排序

        對簡單選擇排序的優化。

        1. 將序列構建成大頂堆。
        2. 將根節點與最后一個節點交換,然后斷開最后一個節點。
        3. 重復第一、二步,直到所有節點斷開。 

        代碼實現如下:

        public  void heapSort(int[] a){
                System.out.println("開始排序");
                int arrayLength=a.length;
                //循環建堆  
                for(int i=0;i<arrayLength-1;i++){
                    //建堆  
        
                    buildMaxHeap(a,arrayLength-1-i);
                    //交換堆頂和最后一個元素  
                    swap(a,0,arrayLength-1-i);
                    System.out.println(Arrays.toString(a));
                }
            }
            private  void swap(int[] data, int i, int j) {
                // TODO Auto-generated method stub  
                int tmp=data[i];
                data[i]=data[j];
                data[j]=tmp;
            }
            //對data數組從0到lastIndex建大頂堆  
            private void buildMaxHeap(int[] data, int lastIndex) {
                // TODO Auto-generated method stub  
                //從lastIndex處節點(最后一個節點)的父節點開始  
                for(int i=(lastIndex-1)/2;i>=0;i--){
                    //k保存正在判斷的節點  
                    int k=i;
                    //如果當前k節點的子節點存在  
                    while(k*2+1<=lastIndex){
                        //k節點的左子節點的索引  
                        int biggerIndex=2*k+1;
                        //如果biggerIndex小于lastIndex,即biggerIndex+1代表的k節點的右子節點存在  
                        if(biggerIndex<lastIndex){
                            //若果右子節點的值較大  
                            if(data[biggerIndex]<data[biggerIndex+1]){
                                //biggerIndex總是記錄較大子節點的索引  
                                biggerIndex++;
                            }
                        }
                        //如果k節點的值小于其較大的子節點的值  
                        if(data[k]<data[biggerIndex]){
                            //交換他們  
                            swap(data,k,biggerIndex);
                            //將biggerIndex賦予k,開始while循環的下一次循環,重新保證k節點的值大于其左右子節點的值  
                            k=biggerIndex;
                        }else{
                            break;
                        }
                    }
                }
            }
        

        5.冒泡排序

        一般不用。

        1. 將序列中所有元素兩兩比較,將最大的放在最后面。
        2. 將剩余序列中所有元素兩兩比較,將最大的放在最后面。
        3. 重復第二步,直到只剩下一個數。 

        如何寫成代碼:

        1. 設置循環次數。
        2. 設置開始比較的位數,和結束的位數。
        3. 兩兩比較,將最小的放到前面去。
        4. 重復2、3步,直到循環次數完畢。

        代碼實現如下:

        public 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-i-1;j++){
                        if(a[j]>a[j+1]){
                            temp=a[j];
                            a[j]=a[j+1];
                            a[j+1]=temp;
                        }
                    }
                }
            }
        

        6.快速排序

        要求時間最快時。

        1. 選擇第一個數為p,小于p的數放在左邊,大于p的數放在右邊。
        2. 遞歸的將p左邊和右邊的數都按照第一步進行,直到不能遞歸。 

        代碼實現如下:

        public static void quickSort(int[] numbers, int start, int end) {   
            if (start < end) {   
                int base = numbers[start]; // 選定的基準值(第一個數值作為基準值)   
                int temp; // 記錄臨時中間值   
                int i = start, j = end;   
                do {   
                    while ((numbers[i] < base) && (i < end))   
                        i++;   
                    while ((numbers[j] > base) && (j > start))   
                        j--;   
                    if (i <= j) {   
                        temp = numbers[i];   
                        numbers[i] = numbers[j];   
                        numbers[j] = temp;   
                        i++;   
                        j--;   
                    }   
                } while (i <= j);   
                if (start < j)   
                    quickSort(numbers, start, j);   
                if (end > i)   
                    quickSort(numbers, i, end);   
            }   
        }  
        

        7.歸并排序

        速度僅次于快排,內存少的時候使用,可以進行并行計算的時候使用。

        1. 選擇相鄰兩個數組成一個有序序列。
        2. 選擇相鄰的兩個有序序列組成一個有序序列。
        3. 重復第二步,直到全部組成一個有序序列。 

        代碼實現如下:

        public static void mergeSort(int[] numbers, int left, int right) {   
            int t = 1;// 每組元素個數   
            int size = right - left + 1;   
            while (t < size) {   
                int s = t;// 本次循環每組元素個數   
                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);   
            }   
        }   
        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.基數排序

        用于大量數,很長的數進行排序時。

        1. 將所有的數的個位數取出,按照個位數進行排序,構成一個序列。
        2. 將新構成的所有的數的十位數取出,按照十位數進行排序,構成一個序列。 

        代碼實現如下:

        public void sort(int[] array) {
                //首先確定排序的趟數;     
                int max = array[0];
                for (int i = 1; i < array.length; i++) {
                    if (array[i] > max) {
                        max = array[i];
                    }
                }
                int time = 0;
                //判斷位數;     
                while (max > 0) {
                    max /= 10;
                    time++;
                }
                //建立10個隊列;     
                List<ArrayList> queue = new ArrayList<ArrayList>();
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    ArrayList<Integer> queue1 = new ArrayList<Integer>();
                    queue.add(queue1);
                }
                //進行time次分配和收集;     
                for (int i = 0; i < time; i++) {
                    //分配數組元素;     
                    for (int j = 0; j < array.length; j++) {
                        //得到數字的第time+1位數;   
                        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;//元素計數器;     
                    //收集隊列元素;     
                    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++;
                        }
                    }
                }
            }
        
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