java实现排序(转)

2019-11-11 06:15:58

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供稿：网友

摘要：

java实现排序的几种方法

先来看看8种排序之间的关系：

第一：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

[java] view plaincopypackage com.weijiang.demo; public class InsertSort { public InsertSort(){ int a[]={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]); } }

4. 特点：每次循环一边之后，最前面的一部分一定是有序序列，但是位置不是最终的

第二：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

[java] view plaincopypackage com.weijiang.demo; public class ShellSort { public ShellSort(){ 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]); } }

第三：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数和最后一个数比较为止。

2. 实例：

3. 用java实现

[java] view plaincopypackage com.weijiang.demo; 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. 特点：每次循环一边之后，最前面的一部分一定是有序的，而且这个顺序不会再改变。这个和前面的插入排序有点不一样。

第四：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;大顶堆）或（hi<=h2i,hi<=2i+1;小顶堆）(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：

首先我们将需要排序的序列按照自上往下，从左到右的顺序构造成一颗完全二叉树，然后开始修改成堆

说明：对初始状态修改成堆的形式，从叶子节点开始操作，我们将其改变成大顶堆，遵循的原则是父节点大于其左右子节点，如果不符合规则，就将其子节点和父节点进行交换操作，操作的顺序是从右向左，自下而上。当然每次操作完之后都必须遵循父节点大于其左右子节点，比如到第三个状态了，当我们把84移到顶部之后，发现46比56小，所以还需要进行操作。同时左子树和右子树也要遵循规则。下面的图片就是最终的堆结构

那么下面就来看一下如何选择数：

交换，从堆中踢出最大数，就是根节点。

每次踢出根节点之后对于剩余结点再建堆，这时候我们就将最后一个叶子节点放到根节点的位置，然后再建堆，比如，当我们踢出最大值84的时候，我们就将最后的一个叶子节点46放到根节点中，然后按照之前的建堆的原则从新建堆。再交换踢出最大数，如下图：

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

[java] view plaincopypackage com.weijiang.demo; import java.util.Arrays; public class HeapSort { int a[]={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) { int tmp=data[i]; data[i]=data[j]; data[j]=tmp; } //对data数组从0到lastIndex建大顶堆 private void buildMaxHeap(int[] data, int lastIndex) { //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; } } } } }

第五：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

[java] view plaincopypackage com.weijiang.demo; public class BubbleSort { public BubbleSort(){ int a[]={1,54,6,3,78,34,12,45}; int temp=0; for(int i=0;i<a.length;i++){ for(int j=i+1;j<a.length;j++){ if(a[i]>a[j]){ temp=a[i]; a[i]=a[j]; a[j]=temp; } } } for(int i=0;i<a.length;i++) System.out.println(a[i]); } }

经过道友的提醒，发现上面的不是正宗的冒泡排序，其实上面的相当去选择排序的变种。所以更正过来：

正宗的冒泡排序：

[java] view plaincopypackage com.weijiang.demo; public class BubbleSort { public BubbleSort(){ int a[]={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]); } }

4. 特点：和选择排序的特点一样，每循环一边之后最前面的一部分是有序的，而且位置不会再改变了

注：上面的冒泡排序的过程我们是可以进行一些优化操作的，可以添加一个变量来记录每次有没有交换操作，如果没有的话，说明序列已经有序了，不需要在进行比较了，代码如下：

[java] view plaincopypackage com.weijiang.demo; public class EnhanceBubbleSort { public EnhanceBubbleSort(){ int a[]={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; boolean isChange = false;//记录每次有没有交换值的状态 for(int i=0;i<a.length-1;i++){ isChange = false; for(int j=0;j<a.length-1-i;j++){ if(a[j]>a[j+1]){ isChange = true; temp=a[j]; a[j]=a[j+1]; a[j+1]=temp; } } //如果一趟下来之后没有交换操作，说明数组已经有序了，直接跳出循环 if(!isChange) break; } for(int i=0;i<a.length;i++) System.out.println(a[i]); } }

如果原始序列大部分有序了，这个效率比之前的冒泡排序效果高出很多

第六：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

[java] view plaincopypackage com.weijia.demo; public class QuickSort { int a[]={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 QuickSort(){ quick(a); for(int i=0;i<a.length;i++) System.out.println(a[i]); } public int 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 } public void _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 } } public void quick(int[] a2) { if (a2.length > 0) { //查看数组是否为空 _quickSort(a2, 0, a2.length - 1); } } }

4. 特点：每一趟结束之后，中间的数的位置不会在改变了，而且每次都是以这个中间数为中心轴的话，一部分是比这个数都小的，另外一部分都是比这个数都大的

第七：归并排序

1. 基本思想：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

[java] view plaincopypackage com.weijia.demo; import java.util.Arrays; public class MergingSort { int a[]={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 MergingSort(){ sort(a,0,a.length-1); for(int i=0;i<a.length;i++) System.out.println(a[i]); } public 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); //合并 merge(data,left,center,right); } } public void merge(int[] data, int left, int center, int right) { int [] tmpArr=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]){ 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++]; j //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)); } }

第八：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[java] view plaincopypackage com.weijia.demo;    import java.util.ArrayList;    import java.util.List;      public class RadixSort {          int a[]={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(int i=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(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;               List<ArrayList> queue=new ArrayList<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(int j=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++;                    }                   }               }           }        }   
总结：