图解程序员必须掌握的Java常用8大排序算法

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这篇文章主要介绍了Java如何实现八个常用的排序算法：插入排序、冒泡排序、选择排序、希尔排序 、快速排序、归并排序、堆排序和LST基数排序，分享给大家一起学习。

分类1）插入排序（直接插入排序、希尔排序）2）交换排序（冒泡排序、快速排序）3）选择排序（直接选择排序、堆排序）4）归并排序5）分配排序（基数排序）

所需辅助空间最多：归并排序所需辅助空间最少：堆排序平均速度最快：快速排序

不稳定：快速排序，希尔排序，堆排序。

先来看看8种排序之间的关系：

1.直接插入排序

（1）基本思想：在要排序的一组数中，假设前面(n-1)[n>=2] 个数已经是排

好顺序的，现在要把第n个数插到前面的有序数中，使得这n个数

也是排好顺序的。如此反复循环，直到全部排好顺序。

（2）实例

（3）用java实现

1234567891011121314151617181920

package com.njue;  publicclass insertSort {   public insertSort(){ inta[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51}; int temp=0; for(int i=1;i<a.length;i++){ int j=i-1; temp=a[i]; for(;j>=0&&temp<a[j];j--){  a[j+1]=a[j];//将大于temp的值整体后移一个单位 } a[j+1]=temp; }   for(int i=0;i<a.length;i++){ System.out.PRintln(a[i]); }}

 

2. 希尔排序（最小增量排序）

（1）基本思想：算法先将要排序的一组数按某个增量d（n/2,n为要排序数的个数）分成若干组，每组中记录的下标相差d.对每组中全部元素进行直接插入排序，然后再用一个较小的增量（d/2）对它进行分组，在每组中再进行直接插入排序。当增量减到1时，进行直接插入排序后，排序完成。

（2）实例：

（3）用java实现

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publicclass shellSort {   publicshellSort(){   int a[]={1,54,6,3,78,34,12,45,56,100}; double d1=a.length; int temp=0;   while(true){ d1= Math.ceil(d1/2); int d=(int) d1;  for(int x=0;x<d;x++){    for(int i=x+d;i<a.length;i+=d){  int j=i-d;  temp=a[i];  for(;j>=0&&temp<a[j];j-=d){   a[j+d]=a[j];  }  a[j+d]=temp;  } }   if(d==1){  break; }   for(int i=0;i<a.length;i++){ System.out.println(a[i]); }}

 

3.简单选择排序

（1）基本思想：在要排序的一组数中，选出最小的一个数与第一个位置的数交换；

然后在剩下的数当中再找最小的与第二个位置的数交换，如此循环到倒数第二个数和最后一个数比较为止。

（2）实例：

（3）用java实现

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public class selectSort {    public selectSort(){ int a[]={1,54,6,3,78,34,12,45}; int position=0; for(int i=0;i<a.length;i++){  int j=i+1;  position=i;  int temp=a[i];  for(;j<a.length;j++){  if(a[j]<temp){   temp=a[j];   position=j;  }  }  a[position]=a[i];  a[i]=temp; }   for(int i=0;i<a.length;i++)  System.out.println(a[i]); }}

 

4.堆排序

（1）基本思想：堆排序是一种树形选择排序，是对直接选择排序的有效改进。

堆的定义如下：具有n个元素的序列（h1,h2,…,hn),当且仅当满足（hi>=h2i,hi>=2i+1）或（hi<=h2i,hi<=2i+1）(i=1,2,…,n/2)时称之为堆。在这里只讨论满足前者条件的堆。由堆的定义可以看出，堆顶元素（即第一个元素）必为最大项（大顶堆）。完全二叉树可以很直观地表示堆的结构。堆顶为根，其它为左子树、右子树。初始时把要排序的数的序列看作是一棵顺序存储的二叉树，调整它们的存储序，使之成为一个堆，这时堆的根节点的数最大。然后将根节点与堆的最后一个节点交换。然后对前面(n-1)个数重新调整使之成为堆。依此类推，直到只有两个节点的堆，并对它们作交换，最后得到有n个节点的有序序列。从算法描述来看，堆排序需要两个过程，一是建立堆，二是堆顶与堆的最后一个元素交换位置。所以堆排序有两个函数组成。一是建堆的渗透函数，二是反复调用渗透函数实现排序的函数。

（2）实例：

初始序列：46,79,56,38,40,84

建堆：

交换，从堆中踢出最大数

剩余结点再建堆，再交换踢出最大数

依次类推：最后堆中剩余的最后两个结点交换，踢出一个，排序完成。

（3）用java实现

12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364

import java.util.Arrays;  publicclass HeapSort {  inta[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51}; public HeapSort(){ heapSort(a); }   public 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 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 privatevoid 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

（1）基本思想：在要排序的一组数中，对当前还未排好序的范围内的全部数，自上而下对相邻的两个数依次进行比较和调整，让较大的数往下沉，较小的往上冒。即：每当两相邻的数比较后发现它们的排序与排序要求相反时，就将它们互换。

（2）实例：

（3）用java实现

12345678910111213141516171819

public class bubbleSort {   publicbubbleSort(){ inta[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51}; int temp=0; for(int i=0;i<a.length-1;i++){ for(int j=0;j<a.length-1-i;j++){  if(a[j]>a[j+1]){  temp=a[j];  a[j]=a[j+1];  a[j+1]=temp;  } } }   for(int i=0;i<a.length;i++){ System.out.println(a[i]); }}

 

6.快速排序

（1）基本思想：选择一个基准元素,通常选择第一个元素或者最后一个元素,通过一趟扫描，将待排序列分成两部分,一部分比基准元素小,一部分大于等于基准元素,此时基准元素在其排好序后的正确位置,然后再用同样的方法递归地排序划分的两部分。

（2）实例：

（3）用java实现

1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041

publicclass quickSort {    inta[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51};publicquickSort(){ quick(a); for(int i=0;i<a.length;i++){ System.out.println(a[i]); }}publicint getMiddle(int[] list, int low,int high) {   int tmp =list[low]; //数组的第一个作为中轴  while (low < high){   while (low < high&& list[high] >= tmp) {    high--;  }    list[low] =list[high]; //比中轴小的记录移到低端  while (low < high&& list[low] <= tmp) {    low++;  }    list[high] =list[low]; //比中轴大的记录移到高端  }  list[low] = tmp;  //中轴记录到尾  return low;  //返回中轴的位置}  publicvoid _quickSort(int[] list, int low,int high) {   if (low < high){   int middle =getMiddle(list, low, high); //将list数组进行一分为二  _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  }}  publicvoid quick(int[] a2) {   if (a2.length > 0) { //查看数组是否为空  _quickSort(a2,0, a2.length - 1);  }}}

 

7、归并排序

（1）基本排序：归并（Merge）排序法是将两个（或两个以上）有序表合并成一个新的有序表，即把待排序序列分为若干个子序列，每个子序列是有序的。然后再把有序子序列合并为整体有序序列。

（2）实例：

（3）用java实现

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960

import java.util.Arrays;  publicclass mergingSort {   inta[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51};  publicmergingSort(){ sort(a,0,a.length-1); for(int i=0;i<a.length;i++) System.out.println(a[i]);}  publicvoid sort(int[] data, int left,int right) {  // TODO Auto-generatedmethod stub  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); //合并 merge(data,left,center,right); }  }  publicvoid merge(int[] data, int left,int center,int right) {  // TODO Auto-generatedmethod stub  int [] tmpArr=newint[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]){  tmpArr[third++]=data[left++]; }else{  tmpArr[third++]=data[mid++]; }   }   //剩余部分依次放入中间数组 while(mid<=right){ tmpArr[third++]=data[mid++]; }   while(left<=center){ tmpArr[third++]=data[left++]; }   //将中间数组中的内容复制回原数组 while(tmp<=right){ data[tmp]=tmpArr[tmp++]; } System.out.println(Arrays.toString(data));}}

 

8、基数排序

（1）基本思想：将所有待比较数值（正整数）统一为同样的数位长度，数位较短的数前面补零。然后，从最低位开始，依次进行一次排序。这样从最低位排序一直到最高位排序完成以后,数列就变成一个有序序列。

（2）实例：

（3）用java实现

1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556

import java.util.ArrayList;import java.util.List;  public class radixSort {  inta[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,101,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51}; public radixSort(){ sort(a); for(inti=0;i<a.length;i++){  System.out.println(a[i]); } } public void sort(int[] array){  //首先确定排序的趟数; int max=array[0]; for(inti=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=newArrayList<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(intj=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++;  }  } }  }}

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助。

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