java 算法 6种排序小结

目录

• 冒泡排序
• 选择排序
• 插入排序
• 希尔排序
• 归并排序
• 快速排序

package 冒泡排序;
import java.util.Arrays;
public class Bubble {
    /**
     * 对数组a中的元素进行排序
     * @param a
     */
    public static int[] sort(int[] a){
        for (int i=a.length-1;i>0;i--){
            for (int j=0;j<i;j++){
                if(greater(a[j],a[j+1])){
                    exch(a,j,j+1);
                }
            }
        }
        return a;
    }
    /**
     * 比较v元素是否大于w元素
     * @param v
     * @param w
     * @return
     */
    private static Boolean greater(int v,int w){
        if (v>=w){
            return true;
        }
        return false;
    }
    /**
     * 数据元素i和j交换位置
     * @param a
     * @param i
     * @param j
     */
    private static void exch(int[] a,int i,int j){
        int t=a[i];
        a[i]=a[j];
        a[j]=t;
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] a={4,5,6,3,2,1};
        int[] sort = Bubble.sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(sort));
    }
}

package cn.itcast.algorithm.sort;
/**
 * 选择排序
 */
public class Selection {
    /*
       对数组a中的元素进行排序
    */
    public static void sort(Comparable[] a){
        for(int i=0;i<=a.length-2;i++){
            //定义一个变量，记录最小元素所在的索引，默认为参与选择排序的第一个元素所在的位置
            int minIndex = i;
            for(int j=i+1;j<a.length;j++){
                //需要比较最小索引minIndex处的值和j索引处的值；
                if (greater(a[minIndex],a[j])){
                    minIndex=j;
                }
            }
            //交换最小元素所在索引minIndex处的值和索引i处的值
            exch(a,i,minIndex);
        }
    }
    /*
        比较v元素是否大于w元素
     */
    private static  boolean greater(Comparable v,Comparable w){
        return v.compareTo(w)>0;
    }
    /*
    数组元素i和j交换位置
     */
    private static void exch(Comparable[] a,int i,int j){
        Comparable temp;
        temp = a[i];
        a[i]=a[j];
        a[j]=temp;
    }
}

package 插入排序;
import java.util.Arrays;
public class Insertion {
    public static void sort(int[] a){
        for (int i=1;i<a.length;i++){
            //当前元素为a[i],依次和i前面的元素比较，找到一个小于a[i]的元素
            for (int j=i;j>0;j--){
                if (greater(a[j-1],a[j])){
                    exch(a,j-1,j);
                }else {
                    break;
                }
            }
        }
    }
    /**
     * 比较v元素是否大于w元素
     * @param v
     * @param w
     * @return
     */
    private static Boolean greater(int v,int w){
        if (v>=w){
            return true;
        }
        return false;
    }
    /**
     * 数据元素i和j交换位置
     * @param a
     * @param i
     * @param j
     */
    private static void exch(int[] a,int i,int j){
        int t=a[i];
        a[i]=a[j];
        a[j]=t;
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] a={4,3,2,10,12,1,5,6};
        Insertion.sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }
}

package 希尔排序;
import java.util.Arrays;
public class Shell {
    /*
对数组a中的元素进行排序
*/
    public static void sort(Comparable[] a) {
        int N = a.length;
//确定增长量h的最大值
        int h = 1;
        while (h < N / 2) {
            h = h * 2 + 1;
        }
//当增长量h小于1，排序结束
        while (h >= 1) {
//找到待插入的元素
            for (int i = h; i < N; i++) {
//a[i]就是待插入的元素
//把a[i]插入到a[i-h],a[i-2h],a[i-3h]...序列中
                for (int j = i; j >= h; j -= h) {
//a[j]就是待插入元素，依次和a[j-h],a[j-2h],a[j-3h]进行比较，如果a[j]小，那么交换位置，如果不小于，a[j] 大，则插入完成。
                    if (greater(a[j - h], a[j])) {
                        exch(a, j, j - h);
                    } else {
                        break;
                    }
                }
            }
            h /= 2;
        }
    }
    /*
    比较v元素是否大于w元素
    */
    private static boolean greater(Comparable v, Comparable w) {
        return v.compareTo(w) > 0;
    }
    /*
    数组元素i和j交换位置
    */
    private static void exch(Comparable[] a, int i, int j) {
        Comparable t = a[i];
        a[i] = a[j];
        a[j] = t;
    }
    //测试代码
    public static void main(String[] args) {
        Integer[] a = {9, 1, 2, 5, 7, 4, 8, 6, 3, 5};
        Shell.sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }
}

package 归并排序;
import java.util.Arrays;
public class Merge {
    private static Comparable[] assist;//归并所需要的辅助数组
    /*
    对数组a中的元素进行排序
    */
    public static void sort(Comparable[] a) {
        assist = new Comparable[a.length];
        int lo = 0;
        int hi = a.length - 1;
        sort(a, lo, hi);
    }
    /*
    对数组a中从lo到hi的元素进行排序
    */
    private static void sort(Comparable[] a, int lo, int hi) {
        if (hi <= lo) {
            return;
        }
        int mid = lo + (hi - lo) / 2;
//对lo到mid之间的元素进行排序；
        sort(a, lo, mid);
//对mid+1到hi之间的元素进行排序；
        sort(a, mid + 1, hi);
//对lo到mid这组数据和mid到hi这组数据进行归并
        merge(a, lo, mid, hi);
    }
    /*
    对数组中，从lo到mid为一组，从mid+1到hi为一组，对这两组数据进行归并
    */
    private static void merge(Comparable[] a, int lo, int mid, int hi) {
//lo到mid这组数据和mid+1到hi这组数据归并到辅助数组assist对应的索引处
        int i = lo;//定义一个指针，指向assist数组中开始填充数据的索引
        int p1 = lo;//定义一个指针，指向第一组数据的第一个元素
        int p2 = mid + 1;//定义一个指针，指向第二组数据的第一个元素
        //比较左边小组和右边小组中的元素大小，哪个小，就把哪个数据填充到assist数组中
        while (p1 <= mid && p2 <= hi) {
            if (less(a[p1], a[p2])) {
                assist[i++] = a[p1++];
            } else {
                assist[i++] = a[p2++];
            }
        }
//上面的循环结束后，如果退出循环的条件是p1<=mid，则证明左边小组中的数据已经归并完毕，如果退
//出循环的条件是p2 <= hi, 则证明右边小组的数据已经填充完毕；
//所以需要把未填充完毕的数据继续填充到assist中,//下面两个循环，只会执行其中的一个
        while (p1 <= mid) {
            assist[i++] = a[p1++];
        }
        while (p2 <= hi) {
            assist[i++] = a[p2++];
        }
//到现在为止，assist数组中，从lo到hi的元素是有序的，再把数据拷贝到a数组中对应的索引处
        for (int index = lo; index <= hi; index++) {
            a[index] = assist[index];
        }
    }
    /*
    比较v元素是否小于w元素
    */
    private static boolean less(Comparable v, Comparable w) {
        return v.compareTo(w) < 0;
    }
    /*
    数组元素i和j交换位置
    */
    private static void exch(Comparable[] a, int i, int j) {
        Comparable t = a[i];
        a[i] = a[j];
        a[j] = t;
    }
    //测试代码
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Integer[] arr = {8, 4, 5, 7, 1, 3, 6, 2};
        Merge.sort(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }
}

package 快速排序;
import java.util.Arrays;
public class Quick {
    public static void sort(Comparable[] a) {
        int lo = 0;
        int hi = a.length - 1;
        sort(a, lo, hi);
    }
    private static void sort(Comparable[] a, int lo, int hi) {
        if (hi <= lo) {
            return;
        }
//对a数组中，从lo到hi的元素进行切分
        int partition = partition(a, lo, hi);
//对左边分组中的元素进行排序
//对右边分组中的元素进行排序
        sort(a, lo, partition - 1);
        sort(a, partition + 1, hi);
    }
    public static int partition(Comparable[] a, int lo, int hi) {
        Comparable key = a[lo];//把最左边的元素当做基准值
        int left = lo;//定义一个左侧指针，初始指向最左边的元素
        int right = hi + 1;//定义一个右侧指针，初始指向左右侧的元素下一个位置
//进行切分
        while (true) {
//先从右往左扫描，找到一个比基准值小的元素
            while (less(key, a[--right])) {//循环停止，证明找到了一个比基准值小的元素
                if (right == lo) {
                    break;//已经扫描到最左边了，无需继续扫描
                }
            }
//再从左往右扫描，找一个比基准值大的元素
            while (less(a[++left], key)) {//循环停止，证明找到了一个比基准值大的元素
                if (left == hi) {
                    break;//已经扫描到了最右边了，无需继续扫描
                }
            }
            if (left >= right) {
//扫描完了所有元素，结束循环
                break;
            } else {
//交换left和right索引处的元素
                exch(a, left, right);
            }
        }
//交换最后rigth索引处和基准值所在的索引处的值
        exch(a, lo, right);
        return right;//right就是切分的界限
    }
    /*
    数组元素i和j交换位置
    */
    private static void exch(Comparable[] a, int i, int j) {
        Comparable t = a[i];
        a[i] = a[j];
        a[j] = t;
    }
    /*
    比较v元素是否小于w元素
    */
    private static boolean less(Comparable v, Comparable w) {
        return v.compareTo(w) < 0;
    }
    //测试代码
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Integer[] arr = {6, 1, 2, 7, 9, 3, 4, 5, 8};
        Quick.sort(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }
}