java几种常见的排序算法总结

Z时代
2024-01-10
分类：综合

java

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/*************几种常见的排序算法总结***************************/

package paixu;

public class PaiXu {

final int MAX=20;

int num[]=new int[MAX];

{

System.out.print("生成的随机数组是：");

for(int i=0;i<20;i++){

num[i]=(int)(Math.random()*100);

System.out.print(num[i]+" ");

}

System.out.println();

}

int num2[]=new int[MAX]; //只用于合并排序法中

{

System.out.print("合并排序法需要使用的数组2是：");

for(int i=0;i<20;i++){

num2[i]=(int)(Math.random()*100);

System.out.print(num2[i]+" ");

}

System.out.println();

}

int num3[]=new int[MAX+MAX]; //用于存放合并排序法中被合并排序好的数组

public PaiXu(){

selsort(num.clone()); //选择排序法

insort(num.clone()); //插入排序法

bubsort(num.clone()); //冒泡排序法

shellsort(num.clone()); //希尔排序法

shakersort(num.clone()); //shake排序法

heapsort(num.clone()); //堆排序

quicksort_one(num.clone()); //快速排序法（一）

quicksort_two(num.clone()); //快速排序法（二）

quicksort_three(num.clone()); //快速排序法（三）

mergesort(num.clone(),num2.clone(),num3); //合并排序法

basesort(num.clone()); //基数排序法

}

/*----------------------------选择排序法-------------------------------------------

将要排序的对象分作两部份，一个是已排序的，一个是未排序的，从后端未排序部份选择一个最小值，并放入前端已排序部份的最后一个。

-------------------------------------------------------------------------------*/

public void selsort(int number[]) {

int i, j, k, m, temp;

long start,end;

start=System.nanoTime();

for(i = 0; i < MAX-1; i++) {

m = i;

for(j = i+1; j < MAX; j++){

if(number[j] < number[m]){

m = j;

}

}

if( i != m){

temp=number[i];

number[i]=number[m];

number[m]=temp;

}

}

end=System.nanoTime();

System.out.println("-----------------选择排序法------------------");

System.out.print("排序后是:");

for(i=0;i<=MAX-1;i++){

System.out.print(number[i]+" ");

}

System.out.println();

System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");

}

/*-------------------------插入排序法--------------------------------

像是玩朴克一样，我们将牌分作两堆，每次从后面一堆的牌抽出最前端的牌，然后插入前面一堆牌的适当位置

-----------------------------------------------------------------*/

public void insort(int number[]){

int i, j, k, temp;

long start,end;

start=System.nanoTime();

for(j = 1; j < MAX; j++) {

temp = number[j];

i = j - 1;

while(temp < number[i]) {

number[i+1] = number[i];

i--;

if(i == -1){

break;

}

}

number[i+1] = temp;

}

end=System.nanoTime();

System.out.println("-----------------插入排序法------------------");

System.out.print("排序后是:");

for(i=0;i<=MAX-1;i++){

System.out.print(number[i]+" ");

}

System.out.println();

System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");

}

/*-----------------------------------------冒泡排序法----------------------------------------

顾名思义，就是排序时，最大的元素会如同气泡一样移至右端，其利用比较相邻元素的方法，将大的元素交换至右端，

所以大的元素会不断的往右移动，直到适当的位置为止。

基本的气泡排序法可以利用旗标的方式稍微减少一些比较的时间，当寻访完阵列后都没有发生任何的交换动作，

表示排序已经完成，而无需再进行之后的回圈比较与交换动作。

----------------------------------------------------------------------------------------*/

public void bubsort(int number[]){

int i, j, k, temp, flag = 1;

long start,end;

start=System.nanoTime();

for(i = 0; i < MAX-1 && flag == 1; i++) {

flag = 0;

for(j = 0; j < MAX-i-1; j++) {

if(number[j+1] < number[j]) {

temp=number[j+1];

number[j+1]=number[j];

number[j]=temp;

flag = 1;

}

}

}

end=System.nanoTime();

System.out.println("-----------------冒泡排序法------------------");

System.out.print("排序后是:");

for(i=0;i<=MAX-1;i++){

System.out.print(number[i]+" ");

}

System.out.println();

System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");

}

/*--------------------------shell（希尔）排序法----------------------------

Shell首先将间隔设定为n/2，然后跳跃进行插入排序，再来将间隔n/4，跳跃进行排序动作，再来

间隔设定为n/8、n/16，直到间隔为1之后的最后一次排序终止，由于上一次的排序动作都会将

固定间隔内的元素排序好，所以当间隔越来越小时，某些元素位于正确位置的机率越高，因此

最后几次的排序动作将可以大幅减低。

---------------------------------------------------------------------*/

public void shellsort(int number[]) {

int i, j, k, gap, temp;

long start,end;

start=System.nanoTime();

gap = MAX / 2;

while(gap > 0) {

for(k = 0; k < gap; k++) {

for(i = k+gap; i < MAX; i+=gap) {

for(j = i - gap; j >= k; j-=gap) {

if(number[j] > number[j+gap]) {

temp=number[j];

number[j]=number[j+gap];

number[j+gap]=temp;

}else{

break;

}

}

}

}

gap /= 2;

}

end=System.nanoTime();

System.out.println("-----------------shell(希尔)排序法（改进的插入排序法）------------------");

System.out.print("排序后是:");

for(i=0;i<=MAX-1;i++){

System.out.print(number[i]+" ");

}

System.out.println();

System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");

}

/*---------------------Shake排序法（改良的冒泡排序法）--------------------------

方法就在于气泡排序的双向进行，先让气泡排序由左向右进行，再来让气泡排序由右往左进行，

如此完成一次排序的动作，而您必须使用left与right两个旗标来记录左右两端已排序的元素位置。

--------------------------------------------------------------------*/

public void shakersort(int number[]) {

int i, temp, left = 0, right = MAX - 1, shift = 0;

long start,end;

start=System.nanoTime();

while(left < right) {

// 向右進行氣泡排序

for(i = left; i < right; i++) {

if(number[i] > number[i+1]) {

temp=number[i];

number[i]=number[i+1];

number[i+1]=temp;

shift = i;

}

}

right = shift;

// 向左進行氣泡排序

for(i = right; i > left; i--) {

if(number[i] < number[i-1]) {

temp=number[i];

number[i]=number[i-1];

number[i-1]=temp;

shift = i;

}

}

left = shift;

}

end=System.nanoTime();

System.out.println("-----------------shake排序法（改进的冒泡排序法）------------------");

System.out.print("排序后是:");

for(i=0;i<=MAX-1;i++){

System.out.print(number[i]+" ");

}

System.out.println();

System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");

}

/*-----------------------heap排序（堆排序法--改进的选择排序）----------------------------

利用堆积树的原理，先构造一个堆积树（看堆积树的定义，笔记本上有），然后将根节点与最后的叶子节点交换，并屏蔽掉最后一个叶子节点，

然后再将未被屏蔽的部分重新构造堆积树，然后再重复上面的步骤，直到所有的数被按顺序排好。

--------------------------------------------------------------------------------*/

public void heapsort(int number[]) {

int i, m, p, s, temp;

long start,end;

start=System.nanoTime();

int number_temp[]=new int[MAX+1];

for(int temp_i=1;temp_i<MAX+1;temp_i++){

number_temp[temp_i]=number[temp_i-1];

}

createheap(number_temp);

m = MAX;

while(m > 1) {

temp=number_temp[1];

number_temp[1]=number_temp[m];

number_temp[m]=temp;

m--;

p = 1;

s = 2 * p;

while(s <= m) {

if(s < m && number_temp[s+1] > number_temp[s])

s++;

if(number_temp[p] >= number_temp[s])

break;

temp=number_temp[p];

number_temp[p]=number_temp[s];

number_temp[s]=temp;

p = s;

s = 2 * p;

}

}

for(int temp_j=1;temp_j<MAX+1;temp_j++){

number[temp_j-1]=number_temp[temp_j];

}

end=System.nanoTime();

System.out.println("-----------------heap排序（堆排序法--改进的选择排序）------------------");

System.out.print("排序后是:");

for(i=0;i<=MAX-1;i++){

System.out.print(number[i]+" ");

}

System.out.println();

System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");

}

//将原数组构造为从下标1开始的一个新数组，便于处理，同时将这个新数组构造为最初始的堆积树结构

public void createheap(int number[]) {

int i, s, p, temp;

int heap[] = new int[MAX+1];

for(i = 1; i <= MAX; i++) {

heap[i] = number[i];

s = i;

p = i / 2;

while(s >= 2 && heap[p] < heap[s]) {

temp=heap[p];

heap[p]=heap[s];

heap[s]=temp;

s = p;

p = s / 2;

}

}

for(i = 1; i <= MAX; i++){

number[i] = heap[i];

}

}

/*-----------------------快速排序法（一）---------------------------------------------

这边所介绍的快速演算如下：将最左边的数设定为轴，并记录其值为s

廻圈处理：

令索引i 从数列左方往右方找，直到找到大于s 的数

令索引j 从数列左右方往左方找，直到找到小于s 的数

如果i >= j，则离开回圈

如果i < j，则交换索引i与j两处的值

将左侧的轴与j 进行交换

对轴左边进行递回

对轴右边进行递回

--------------------------------------------------------------------------------*/

public void quicksort_one(int number[]){

long start,end;

start=System.nanoTime();

quicksort_1(number,0,MAX-1);

end=System.nanoTime();

System.out.println("-----------------快速排序法（一）------------------");

System.out.print("排序后是:");

for(int i=0;i<=MAX-1;i++){

System.out.print(number[i]+" ");

}

System.out.println();

System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");

}

public void quicksort_1(int number[],int left,int right) {

int i, j, s, temp;

if(left < right) {

s = number[left];

i = left;

j = right + 1;

while(true) {

// 向右找

while(i + 1 < number.length && number[++i] < s) ;

// 向左找

while(j -1 > -1 && number[--j] > s) ;

if(i >= j)

break;

temp=number[i];

number[i]=number[j];

number[j]=temp;

}

number[left] = number[j];

number[j] = s;

quicksort_1(number, left, j-1); // 对左边进行递回

quicksort_1(number, j+1, right); // 对右边进行递回

}

}

/*-----------------------快速排序法（二）---------------------------------------------

在这个例子中，取中间的元素s作比较，同样的先得右找比s大的索引i，然后找比s小的

索引j，只要两边的索引还没有交会，就交换i 与j 的元素值，这次不用再进行轴的交换了，

因为在寻找交换的过程中，轴位置的元素也会参与交换的动作，例如：

41 24 76 11 45 64 21 69 19 36

首先left为0，right为9，(left+right)/2 = 4（取整数的商），所以轴为索引4的位置，比较的元素是

45，您往右找比45大的，往左找比45小的进行交换：

41 24 76* 11 [45] 64 21 69 19 *36

41 24 36 11 45* 64 21 69 19* 76

41 24 36 11 19 64* 21* 69 45 76

[41 24 36 11 19 21] [64 69 45 76]

完成以上之后，再初别对左边括号与右边括号的部份进行递回，如此就可以完成排序的目的。

--------------------------------------------------------------------------------*/

public void quicksort_two(int number[]){

long start,end;

start=System.nanoTime();

quicksort_2(number,0,MAX-1);

end=System.nanoTime();

System.out.println("-----------------快速排序法（二）------------------");

System.out.print("排序后是:");

for(int i=0;i<=MAX-1;i++){

System.out.print(number[i]+" ");

}

System.out.println();

System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");

}

public void quicksort_2(int number[], int left, int right) {

int i, j, s, temp;

if(left < right) {

s = number[(left+right)/2];

i = left - 1;

j = right + 1;

while(true) {

while(number[++i] < s) ; // 向右找

while(number[--j] > s) ; // 向左找

if(i >= j)

break;

temp=number[i];

number[i]=number[j];

number[j]=temp;

}

quicksort_2(number, left, i-1); // 对左边进行递回

quicksort_2(number, j+1, right); // 对右边进行递回

}

}

/*-----------------------快速排序法（三）---------------------------------------------

先说明这个快速排序法的概念，它以最右边的值s作比较的标准，将整个数列分为三个部份，

一个是小于s的部份，一个是大于s的部份，一个是未处理的部份，如下所示：

i j

--------|-----------|----------|s

小于s 大于s 未处理

在排序的过程中，i 与j 都会不断的往右进行比较与交换，最后数列会变为以下的状态：

-------------|-----------------|s

小于s 大于s

然后将s的值置于中间，接下来就以相同的步骤会左右两边的数列进行排序的动作，如下所示：

-------------|s|---------------

小于s 大于s

然后采用递归的方法重复上面的步骤，就可以实现排序了。

--------------------------------------------------------------------------------*/

public void quicksort_three(int number[]){

long start,end;

start=System.nanoTime();

quicksort_3(number,0,MAX-1);

end=System.nanoTime();

System.out.println("-----------------快速排序法（三）------------------");

System.out.print("排序后是:");

for(int i=0;i<=MAX-1;i++){

System.out.print(number[i]+" ");

}

System.out.println();

System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");

}

public int partition(int number[], int left, int right) {

int i, j, s, temp;

s = number[right];

i = left - 1;

for(j = left; j < right; j++) {

if(number[j] <= s) {

i++;

temp=number[i];

number[i]=number[j];

number[j]=temp;

}

}

temp=number[i+1];

number[i+1]=number[right];

number[right]=temp;

return i+1;

}

public void quicksort_3(int number[], int left, int right) {

int q;

if(left < right) {

q = partition(number, left, right);

quicksort_3(number, left, q-1);

quicksort_3(number, q+1, right);

}

}

/*-----------------------合并排序法---------------------------------------------

合并排序法基本是将两笔已排序的资料合并并进行排序，如果所读入的资料尚未排序，

可以先利用其它的排序方式来处理这两笔资料，然后再将排序好的这两笔资料合并。

合并排序法中用到了快速排序法（三）

--------------------------------------------------------------------------------*/

public void mergesort(int number1[],int number2[],int number3[]){

long start,end;

start=System.nanoTime();

quicksort_3(number1,0,MAX-1);

quicksort_3(number2,0,MAX-1);

mergesort_merge(number1,MAX,number2,MAX,number3);

end=System.nanoTime();

System.out.println("-----------------合并排序法------------------");

System.out.print("排序后是:");

for(int i=0;i<=MAX+MAX-1;i++){

System.out.print(number3[i]+" ");

}

System.out.println();

System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");

}

public void mergesort_merge(int number1[], int M, int number2[], int N, int number3[]) {

int i = 0, j = 0, k = 0;

while(i < M && j < N) {

if(number1[i] <= number2[j]){

number3[k++] = number1[i++];

}else{

number3[k++] = number2[j++];

}

}

while(i < M){

number3[k++] = number1[i++];

}

while(j < N){

number3[k++] = number2[j++];

}

}

/*-----------------------基数排序法---------------------------------------------

基数排序的方式可以采用LSD（Least sgnificant digital）或MSD（Most sgnificant digital），

LSD的排序方式由键值的最右边开始，而MSD则相反，由键值的最左边开始。

以LSD为例，假设原来有一串数值如下所示：

73, 22, 93, 43, 55, 14, 28, 65, 39, 81

首先根据个位数的数值，在走访数值时将它们分配至编号0到9的桶子中：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

81 65 39

43 14 55 28

93

22 73

接下来将这些桶子中的数值重新串接起来，成为以下的数列：

81, 22, 73, 93, 43, 14, 55, 65, 28, 39

接着再进行一次分配，这次是根据十位数来分配：

接下来将这些桶子中的数值重新串接起来，成为以下的数列：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

28 39

14 22 43 55 65 73 81 93

14, 22, 28, 39, 43, 55, 65, 73, 81, 93

这时候整个数列已经排序完毕；如果排序的对象有三位数以上，则持续进行以上的动作直至最

高位数为止。

LSD的基数排序适用于位数小的数列，如果位数多的话，使用MSD的效率会比较好，MSD的方

式恰与LSD相反，是由高位数为基底开始进行分配，其他的演算方式则都相同。

--------------------------------------------------------------------------------*/

public void basesort(int number[]){

int temp[][] = new int[MAX][MAX];

int order[] = new int[MAX];

int i, j, k, n, lsd;

long start,end;

k = 0;

n = 1;

start=System.nanoTime();

while(n <= 10) {

for(i = 0; i < MAX; i++) {

lsd = ((number[i] / n) % 10);

temp[lsd][order[lsd]] = number[i];

order[lsd]++;

}

//重新排列

for(i = 0; i < MAX; i++) {

if(order[i] != 0)

for(j = 0; j < order[i]; j++) {

number[k] = temp[i][j];

k++;

}

order[i] = 0;

}

n *= 10;

k = 0;

}

end=System.nanoTime();

System.out.println("-----------------基数排序法------------------");

System.out.print("排序后是:");

for(int ii=0;ii<=MAX-1;ii++){

System.out.print(number[ii]+" ");

}

System.out.println();

System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");

}

public static void main(String[] args){

System.out.println("以下的测试时间仅供参考...");

new PaiXu();

}

}

以上代码的运行结果如下所示：

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以下的测试时间仅供参考...

生成的随机数组是：53 82 61 70 75 31 30 68 22 56 48 23 12 74 13 85 69 62 21 55

合并排序法需要使用的数组2是：2 12 48 18 93 13 98 87 55 77 89 56 6 31 56 38 59 76 90 30

-----------------选择排序法------------------

排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85

排序使用时间：7815 ns

-----------------插入排序法------------------

排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85

排序使用时间：7475 ns

-----------------冒泡排序法------------------

排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85

排序使用时间：18008 ns

-----------------shell(希尔)排序法（改进的插入排序法）------------------

排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85

排序使用时间：11212 ns

-----------------shake排序法（改进的冒泡排序法）------------------

排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85

排序使用时间：14610 ns

-----------------heap排序（堆排序法--改进的选择排序）------------------

排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85

排序使用时间：15969 ns

-----------------快速排序法（一）------------------

排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85

排序使用时间：8834 ns

-----------------快速排序法（二）------------------

排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85

排序使用时间：9853 ns

-----------------快速排序法（三）------------------

排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85

排序使用时间：10533 ns

-----------------合并排序法------------------

排序后是:2 6 12 12 13 13 18 21 22 23 30 30 31 31 38 48 48 53 55 55 56 56 56 59 61 62 68 69 70 74 75 76 77 82 85 87 89 90 93 98

排序使用时间：20387 ns

-----------------基数排序法------------------

排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85

排序使用时间：8495 ns

以上是 java几种常见的排序算法总结的全部内容，来源链接： utcz.com/z/392279.html

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