java的8大排序詳解

本文轉自 黑色幽默Lion的博客 http://www.cnblogs.com/pepcod/archive/2012/08/01/2618300.html

最近開始學習java，排序的部分以前學C的時候一直模糊帶過，此次着實讓我頭疼，看了這篇博客以爲很詳細，但願更多的人看完能快速理解這些基礎的排序方法。有些算法的循環嵌套了不少，可能在深究代碼的邏輯時會有點不清楚，至於詳細的代碼邏輯，下篇文章中將指出。

 

8種排序之間的關係:

 

1， 直接插入排序

（1）基本思想：在要排序的一組數中，假設前面(n-1)[n>=2] 個數已是排

好順序的，如今要把第n個數插到前面的有序數中，使得這n個數

也是排好順序的。如此反覆循環，直到所有排好順序。

（2）實例

（3）用java實現

 1 package com.njue;  2  3 public class insertSort {  4 public insertSort(){  5 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};  6 int temp=0;  7 for(int i=1;i<a.length;i++){  8 int j=i-1;  9 temp=a[i]; 10 for(;j>=0&&temp<a[j];j--){ 11 a[j+1]=a[j]; //將大於temp的值總體後移一個單位 12  } 13 a[j+1]=temp; 14  } 15 for(int i=0;i<a.length;i++) 16  System.out.println(a[i]); 17 } 18 } 

2，希爾排序（最小增量排序）

（1）基本思想：算法先將要排序的一組數按某個增量d（n/2,n爲要排序數的 個數）分紅若干組，每組中記錄的下標相差d.對每組中所有元素進行直接插入排序，

　　而後再用一個較小的增量（d/2）對它進行分組，在每組中再進行直接插入 排序。當增量減到1時，進行直接插入排序後，排序完成。

（2）實例：

（3）用java實現

 1 public class shellSort {  2 public shellSort(){  3 int a[]={1,54,6,3,78,34,12,45,56,100};  4 double d1=a.length;  5 int temp=0;  6 while(true){  7 d1= Math.ceil(d1/2);  8 int d=(int) d1;  9 for(int x=0;x<d;x++){ 10 for(int i=x+d;i<a.length;i+=d){ 11 int j=i-d; 12 temp=a[i]; 13 for(;j>=0&&temp<a[j];j-=d){ 14 a[j+d]=a[j]; 15  } 16 a[j+d]=temp; 17  } 18  } 19 if(d==1) 20 break; 21  } 22 for(int i=0;i<a.length;i++) 23  System.out.println(a[i]); 24  } 25 } 

3.簡單選擇排序

（1）基本思想：在要排序的一組數中，選出最小的一個數與第一個位置的數交換；

而後在剩下的數當中再找最小的與第二個位置的數交換，如此循環到倒數第二個數和最後一個數比較爲止。

（2）實例：

（3）用java實現

 1 public class selectSort {  2 public selectSort(){  3 int a[]={1,54,6,3,78,34,12,45};  4 int position=0;  5 for(int i=0;i<a.length;i++){  6  7 int j=i+1;  8 position=i;  9 int temp=a[i]; 10 for(;j<a.length;j++){ 11 if(a[j]<temp){ 12 temp=a[j]; 13 position=j; 14  } 15  } 16 a[position]=a[i]; 17 a[i]=temp; 18  } 19 for(int i=0;i<a.length;i++) 20  System.out.println(a[i]); 21  } 22 } 

4，堆排序

（1）基本思想：堆排序是一種樹形選擇排序，是對直接選擇排序的有效改進。

堆的定義以下：具備n個元素的序列 （h1,h2,...,hn),當且僅當知足（hi>=h2i,hi>=2i+1）或（hi<=h2i,hi<=2i+1） (i=1,2,...,n/2)時稱之爲堆。在這裏只討論知足前者條件的堆。由堆的定義能夠看出，堆頂元素（即第一個元素）必爲最大項（大頂堆）。徹底二 叉樹能夠很直觀地表示堆的結構。堆頂爲根，其它爲左子樹、右子樹。初始時把要排序的數的序列看做是一棵順序存儲的二叉樹，調整它們的存儲序，使之成爲一個 堆，這時堆的根節點的數最大。而後將根節點與堆的最後一個節點交換。而後對前面(n-1)個數從新調整使之成爲堆。依此類推，直到只有兩個節點的堆，並對 它們做交換，最後獲得有n個節點的有序序列。從算法描述來看，堆排序須要兩個過程，一是創建堆，二是堆頂與堆的最後一個元素交換位置。因此堆排序有兩個函 數組成。一是建堆的滲透函數，二是反覆調用滲透函數實現排序的函數。

（2）實例：

初始序列：46,79,56,38,40,84

建堆：

 

 

交換，從堆中踢出最大數

 

 

 

依次類推：最後堆中剩餘的最後兩個結點交換，踢出一個，排序完成。

（3）用java實現

 1 import java.util.Arrays;  2  3 public class HeapSort {  4 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};  5 public HeapSort(){  6  heapSort(a);  7  }  8 public void heapSort(int[] a){  9 System.out.println("開始排序"); 10 int arrayLength=a.length; 11 //循環建堆 12 for(int i=0;i<arrayLength-1;i++){ 13 //建堆 14 15 buildMaxHeap(a,arrayLength-1-i); 16 //交換堆頂和最後一個元素 17 swap(a,0,arrayLength-1-i); 18  System.out.println(Arrays.toString(a)); 19  } 20  } 21 22 private void swap(int[] data, int i, int j) { 23 // TODO Auto-generated method stub 24 int tmp=data[i]; 25 data[i]=data[j]; 26 data[j]=tmp; 27  } 28 //對data數組從0到lastIndex建大頂堆 29 private void buildMaxHeap(int[] data, int lastIndex) { 30 // TODO Auto-generated method stub 31 //從lastIndex處節點（最後一個節點）的父節點開始 32 for(int i=(lastIndex-1)/2;i>=0;i--){ 33 //k保存正在判斷的節點 34 int k=i; 35 //若是當前k節點的子節點存在 36 while(k*2+1<=lastIndex){ 37 //k節點的左子節點的索引 38 int biggerIndex=2*k+1; 39 //若是biggerIndex小於lastIndex，即biggerIndex+1表明的k節點的右子節點存在 40 if(biggerIndex<lastIndex){ 41 //若果右子節點的值較大 42 if(data[biggerIndex]<data[biggerIndex+1]){ 43 //biggerIndex老是記錄較大子節點的索引 44 biggerIndex++; 45  } 46  } 47 //若是k節點的值小於其較大的子節點的值 48 if(data[k]<data[biggerIndex]){ 49 //交換他們 50  swap(data,k,biggerIndex); 51 //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 52 k=biggerIndex; 53 }else{ 54 break; 55  } 56 }

5.冒泡排序

（1）基本思想：在要排序的一組數中，對當前還未排好序的範圍內的所有數，自上而下對相鄰的兩個數依次進行比較和調整，讓較大的數往下沉，較小的往上冒。即：每當兩相鄰的數比較後發現它們的排序與排序要求相反時，就將它們互換。

（2）實例：

 

 

（3）用java實現

 1 public class bubbleSort {  2 public bubbleSort(){  3 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};  4 int temp=0;  5 for(int i=0;i<a.length-1;i++){  6 for(int j=0;j<a.length-1-i;j++){  7 if(a[j]>a[j+1]){  8 temp=a[j];  9 a[j]=a[j+1]; 10 a[j+1]=temp; 11  } 12  } 13  } 14 for(int i=0;i<a.length;i++) 15  System.out.println(a[i]); 16 } 17 } 

 

6.快速排序

 

（1）基本思想：選擇一個基準元素,一般選擇第一個元素或者最後一個元素,經過一趟掃描，將待排序列分紅兩部分,一部分比基準元素小,一部分大於等於基準元素,此時基準元素在其排好序後的正確位置,而後再用一樣的方法遞歸地排序劃分的兩部分。

（2）實例：

 

 

（3）用java實現

 1 public class quickSort {  2 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};  3 public quickSort(){  4  quick(a);  5 for(int i=0;i<a.length;i++)  6  System.out.println(a[i]);  7  }  8 public int getMiddle(int[] list, int low, int high) {  9 int tmp = list[low]; //數組的第一個做爲中軸 10 while (low < high) { 11 while (low < high && list[high] >= tmp) { 12 13 high--; 14  } 15 list[low] = list[high]; //比中軸小的記錄移到低端 16 while (low < high && list[low] <= tmp) { 17 low++; 18  } 19 list[high] = list[low]; //比中軸大的記錄移到高端 20  } 21 list[low] = tmp; //中軸記錄到尾 22 return low; //返回中軸的位置 23  } 24 public void _quickSort(int[] list, int low, int high) { 25 if (low < high) { 26 int middle = getMiddle(list, low, high); //將list數組進行一分爲二 27 _quickSort(list, low, middle - 1); //對低字表進行遞歸排序 28 _quickSort(list, middle + 1, high); //對高字表進行遞歸排序 29  } 30  } 31 public void quick(int[] a2) { 32 if (a2.length > 0) { //查看數組是否爲空 33 _quickSort(a2, 0, a2.length - 1); 34  } 35  } 36 } 

 

七、歸併排序

（1）基本排序：歸併（Merge）排序法是將兩個（或兩個以上）有序表合併成一個新的有序表，即把待排序序列分爲若干個子序列，每一個子序列是有序的。而後再把有序子序列合併爲總體有序序列。

（2）實例：

 

 

（3）用java實現

    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) { // TODO Auto-generated method stub if(left<right){ //找出中間索引 int center=(left+right)/2; //對左邊數組進行遞歸  sort(data,left,center); //對右邊數組進行遞歸 sort(data,center+1,right); //合併  merge(data,left,center,right); } } public void merge(int[] data, int left, int center, int right) { // TODO Auto-generated method stub int [] tmpArr=new int[data.length]; int mid=center+1; //third記錄中間數組的索引 int third=left; int tmp=left; while(left<=center&&mid<=right){ //從兩個數組中取出最小的放入中間數組 if(data[left]<=data[mid]){ tmpArr[third++]=data[left++]; }else{ tmpArr[third++]=data[mid++]; } } //剩餘部分依次放入中間數組 while(mid<=right){ tmpArr[third++]=data[mid++]; } while(left<=center){ tmpArr[third++]=data[left++]; } //將中間數組中的內容複製回原數組 while(tmp<=right){ data[tmp]=tmpArr[tmp++]; } System.out.println(Arrays.toString(data)); } } 

 

八、基數排序

（1）基本思想：將全部待比較數值（正整數）統一爲一樣的數位長度，數位較短的數前面補零。而後，從最低位開始，依次進行一次排序。這樣從最低位排序一直到最高位排序完成之後,數列就變成一個有序序列。

（2）實例：

 

（3）用java實現

 1 import java.util.ArrayList;  2 import java.util.List;  3  4 public class radixSort {  5 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};  6 public radixSort(){  7  sort(a);  8 for(int i=0;i<a.length;i++)  9  System.out.println(a[i]); 10 } 11 public void sort(int[] array){ 12 13 //首先肯定排序的趟數; 14 int max=array[0]; 15 for(int i=1;i<array.length;i++){ 16 if(array[i]>max){ 17 max=array[i]; 18  } 19  } 20 21 int time=0; 22 //判斷位數; 23 while(max>0){ 24 max/=10; 25 time++; 26  } 27 28 //創建10個隊列; 29 List<ArrayList> queue=new ArrayList<ArrayList>(); 30 for(int i=0;i<10;i++){ 31 ArrayList<Integer> queue1=new ArrayList<Integer>(); 32  queue.add(queue1); 33  } 34 35 //進行time次分配和收集; 36 for(int i=0;i<time;i++){ 37 38 //分配數組元素; 39 for(int j=0;j<array.length;j++){ 40 //獲得數字的第time+1位數; 41 int x=array[j]%(int)Math.pow(10, i+1)/(int)Math.pow(10, i); 42 ArrayList<Integer> queue2=queue.get(x); 43  queue2.add(array[j]); 44  queue.set(x, queue2); 45  } 46 int count=0;//元素計數器; 47 //收集隊列元素; 48 for(int k=0;k<10;k++){ 49 while(queue.get(k).size()>0){ 50 ArrayList<Integer> queue3=queue.get(k); 51 array[count]=queue3.get(0); 52 queue3.remove(0); 53 count++; 54  } 55  } 56  } 57 58  } 59 60 }