算法01 七大排序之：冒泡排序和快速排序

排序是咱們生活中常常會面對的問題。同窗們作操時會按照從矮到高排列；老師查看上課出勤狀況時，會按學生學號順序點名；高考錄取時，會按成績總分降序依次錄取等。排序是數據處理中常常使用的一種重要的運算，它在咱們的程序開發中承擔着很是重要的角色。

排序分爲如下四類共七種排序方法：

交換排序：

　　① 冒泡排序 
　　② 快速排序

選擇排序：

　　③ 直接選擇排序 
　　④ 堆排序

插入排序：

　　⑤ 直接插入排序 
　　⑥ 希爾排序

合併排序：

　　⑦ 合併排序

 

這篇文章主要總結的是交換排序（即冒泡排序和快速排序），交換排序的基本思想是：兩兩比較待排序元素，若是發現兩個元素的次序相反時即進行交換，直到全部元素都沒有反序時爲止。我會從如下幾個方面進行總結：

一、冒泡排序及算法實現

二、快速排序及算法實現

三、冒泡排序VS快速排序

 

一、冒泡排序及算法實現

什麼是冒泡排序呢？冒泡排序是一種簡單的排序方法，它的基本思想是：經過相鄰兩個元素之間的比較和交換，使較大的元素逐漸從前面移向後面（升序），就像水底下的氣泡同樣逐漸向上冒泡，因此被稱爲「冒泡」排序。冒泡排序的最壞時間複雜度爲O(n²)，平均時間複雜度爲O(n²)

下面以一張圖來展現冒泡排序的全過程，其中方括號內爲下一輪要排序的元素，方括號後面的第一個元素爲本輪排序浮出來的最大元素。

1-一、示意圖

 

1-二、代碼

冒泡排序算法的代碼實現：

BubbleSort.java

public class BubbleSort { public static void main(String[] args) { int[] list = {36, 28, 45, 13, 67, 37, 18, 56}; System.out.println("************冒泡排序************"); System.out.println("排序前："); display(list); System.out.println("排序後："); bubbleSort(list); display(list); } /** * 遍歷打印 */
    public static void display(int[] list) { System.out.println("********展現開始********"); if (list != null && list.length > 0) { for (int num : list) { System.out.print(num + " "); } System.out.println(""); } System.out.println("********展現結束********"); } /** * 冒泡排序算法 */
    public static void bubbleSort(int[] list) { int temp; // 作多少輪排序（最多length-1輪）
        for (int i = 0; i < list.length - 1; i++) { // 每一輪比較多少個
            for (int j = 0; j < list.length - 1 - i; j++) { if (list[j] > list[j + 1]) { // 交換次序
                    temp = list[j]; list[j] = list[j + 1]; list[j + 1] = temp; } } } } }

 

測試結果：

 

二、快速排序及算法實現 

快速排序(Quick Sort) 是對冒泡排序的一種改進方法，在冒泡排序中，進行元素的比較和交換是在相鄰元素之間進行的，元素每次交換隻能移動一個位置，因此比較次數和移動次數較多，效率相對較低。而在快速排序中，元素的比較和交換是從兩端向中間進行的，較大的元素一輪就可以交換到後面的位置，而較小的元素一輪就能交換到前面的位置，元素每次移動的距離較遠，因此比較次數和移動次數較少，速度較快，故稱爲「快速排序」。

快速排序的基本思想是：經過一輪排序將待排序元素分割成獨立的兩部分， 其中一部分的全部元素均比另外一部分的全部元素小，而後分別對這兩部分的元素繼續進行快速排序，以此達到整個序列變成有序序列。快速排序的最壞時間複雜度爲O(n²)，平均時間複雜度爲O(n*log₂n)   

2-一、示意圖

 

2-二、代碼

快速排序算法的代碼實現：

QuickSort.java 

public class QuickSort { public static void main(String[] args) { int[] list = {6, 1, 2, 7, 9, 3, 4, 5, 10, 8}; System.out.println("************快速排序************"); System.out.println("排序前："); display(list); System.out.println("排序後："); quickSort(list, 0, list.length - 1); display(list); } /** * 快速排序算法 */
    public static void quickSort(int[] list, int left, int right) { if (left < right) { // 分割數組，找到分割點
            int point = partition(list, left, right); // 遞歸調用，對左子數組進行快速排序
            quickSort(list, left, point - 1); // 遞歸調用，對右子數組進行快速排序
            quickSort(list, point + 1, right); } } /** * 分割數組，找到分割點 */
    public static int partition(int[] list, int left, int right) { // 用數組的第一個元素做爲基準數
        int first = list[left]; while (left < right) { while (left < right && list[right] >= first) { right--; } // 交換
 swap(list, left, right); while (left < right && list[left] <= first) { left++; } // 交換
 swap(list, left, right); } // 返回分割點所在的位置
        return left; } /** * 交換數組中兩個位置的元素 */
    public static void swap(int[] list, int left, int right) { int temp; if (list != null && list.length > 0) { temp = list[left]; list[left] = list[right]; list[right] = temp; } } /** * 遍歷打印 */
    public static void display(int[] list) { System.out.println("********展現開始********"); if (list != null && list.length > 0) { for (int num : list) { System.out.print(num + " "); } System.out.println(""); } System.out.println("********展現結束********"); } }

 

測試結果：

 

三、冒泡排序VS快速排序

代碼以下：

BubbleVsQuick.java 

public class BubbleVsQuick { public static void main(String[] args) { testQuick(); testBubble(); } /** * 測試快速排序耗費的時間 */
    public static void testQuick() { int[] list = new int[10000]; for (int i = 0; i < 10000; i++) { list[i] = (int) (Math.random() * 100000); } // 快速排序
        long start = System.currentTimeMillis(); QuickSort.quickSort(list, 0, list.length - 1); long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("快速排序耗費的時間：" + (end - start)); display(list); } /** * 測試冒泡排序耗費的時間 */
    public static void testBubble() { int[] list = new int[10000]; for (int i = 0; i < 10000; i++) { list[i] = (int) (Math.random() * 100000); } // 冒泡排序
        long start = System.currentTimeMillis(); BubbleSort.bubbleSort(list); long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("冒泡排序耗費的時間：" + (end - start)); display(list); } /** * 遍歷打印前10個數 */
    public static void display(int[] list) { System.out.println("********排序以後的前10個數start********"); if (list != null && list.length > 0) { for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.print(list[i] + " "); } System.out.println(""); } System.out.println("********排序以後的前10個數end**********"); System.out.println(""); } }

 

測試結果：

可見，快速排序的速度比冒泡排序更快。

 

 

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