Java經常使用的八種排序算法與代碼實現精解

1.直接插入排序

直接插入排序算法是排序算法中最簡單的，但在尋找插入位置時的效率不高。基本思想就是將一個待排序的數字在已經排序的序列中尋找找到一個插入位置進行插入。直接插入排序的算法重點在於尋找插入位置。
例：
原有序表：(9 15 23 28 37) 20
找插入位置 : (9 15 ^ 23 28 37) 20
新有序表: (9 15 20 23 28 37)

2.希爾排序

希爾排序(Shell Sort)是插入排序的一種。也稱縮小增量排序，是直接插入排序算法的一種更高效的改進版本。希爾排序是非穩定排序算法。
因爲屢次插入排序，咱們知道一次插入排序是穩定的，不會改變相同元素的相對順序，但在不一樣的插入排序過程當中，相同的元素可能在各自的插入排序中移動，最後其穩定性就會被打亂，因此shell排序是不穩定的。

3.簡單選擇排序

經常使用於取序列中最大最小的幾個數時。
(若是每次比較都交換，那麼就是交換排序；若是每次比較完一個循環再交換，就是簡單選擇排序。)
遍歷整個序列，將最小的數放在最前面。
遍歷剩下的序列，將最小的數放在最前面。
重複第二步，直到只剩下一個數。

4.堆排序

對簡單選擇排序的優化。
將序列構建成大頂堆。
將根節點與最後一個節點交換，而後斷開最後一個節點。
重複第1、二步，直到全部節點斷開。

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);
        //交換堆頂和最後一個元素
        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（最後一個節點）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;
        //若是當前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;
            //若是biggerIndex小於lastIndex，即biggerIndex+1表明的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老是記錄較大子節點的索引
                    biggerIndex++;
                }
            }
            //若是k節點的值小於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，從新保證k節點的值大於其左右子節點的值
                k = biggerIndex;
            } else {
                break;
            }
        }
    }
}

5.冒泡排序

通常不用。
將序列中全部元素兩兩比較，將最大的放在最後面。
將剩餘序列中全部元素兩兩比較，將最大的放在最後面。
重複第二步，直到只剩下一個數。

6.快速排序

要求時間最快時。
選擇第一個數爲p，小於p的數放在左邊，大於p的數放在右邊。
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。

7.歸併排序

速度僅次於快排，內存少的時候使用，能夠進行並行計算的時候使用。
選擇相鄰兩個數組成一個有序序列。
選擇相鄰的兩個有序序列組成一個有序序列。
重複第二步，直到所有組成一個有序序列。

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++];
    System.arraycopy(B, p, data, p, r + 1 - p);

8.基數排序

用於大量數，很長的數進行排序時。
將全部的數的個位數取出，按照個位數進行排序，構成一個序列。
將新構成的全部的數的十位數取出，按照十位數進行排序，構成一個序列。

public void sort(int[] array) {
    //首先肯定排序的趟數;    
    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++;
    }
    //創建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++) {
            //獲得數字的第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++;
            }
        }
    }
}