java實現排序(轉)

2019-11-11 07:07:23

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供稿：網友

摘要：

java實現排序的幾種方法

先來看看8種排序之間的關系：

第一：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] 個數已經是排好順序的，現在要把第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。如此反復循環，直到全部排好順序。

2. 實例

3. 用java實現

[java] view plaincopypackage com.weijiang.demo; public class InsertSort { public InsertSort(){ 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}; int temp=0; for(int i=1;i<a.length;i++){ int j=i-1; temp=a[i]; for(;j>=0 && temp<a[j];j–){ a[j+1]=a[j];//將大于temp的值整體后移一個單位 } a[j+1]=temp; } for(int i=0;i<a.length;i++) System.out.PRintln(a[i]); } }

4. 特點：每次循環一邊之后，最前面的一部分一定是有序序列，但是位置不是最終的

第二：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為要排序數的個數）分成若干組，每組中記錄的下標相差d.對每組中全部元素進行直接插入排序，然后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，進行直接插入排序后，排序完成。

2. 實例：

3. 用java實現

[java] view plaincopypackage com.weijiang.demo; public class ShellSort { public ShellSort(){ int a[]={1,54,6,3,78,34,12,45,56,100}; double d1=a.length; int temp=0; while(true){ d1= Math.ceil(d1/2); int d=(int) d1; for(int x=0;x<d;x++){ for(int i=x+d;i<a.length;i+=d){ int j=i-d; temp=a[i]; for(;j>=0 && temp<a[j];j-=d){ a[j+d]=a[j]; } a[j+d]=temp; } } if(d==1) break; } for(int i=0;i<a.length;i++) System.out.println(a[i]); } }

第三：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；然后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數和最后一個數比較為止。

2. 實例：

3. 用java實現

[java] view plaincopypackage com.weijiang.demo; public class SelectSort { public SelectSort(){ int a[]={1,54,6,3,78,34,12,45}; int position=0; for(int i=0;i<a.length;i++){ int j=i+1; position=i; int temp=a[i]; for(;j<a.length;j++){ if(a[j]<temp){ temp=a[j]; position=j; } } a[position]=a[i]; a[i]=temp; } for(int i=0;i<a.length;i++) System.out.println(a[i]); } }

4. 特點：每次循環一邊之后，最前面的一部分一定是有序的，而且這個順序不會再改變。這個和前面的插入排序有點不一樣。

第四：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。

堆的定義如下：具有n個元素的序列（h1,h2,…,hn),當且僅當滿足（hi>=h2i,hi>=2i+1;大頂堆）或（hi<=h2i,hi<=2i+1;小頂堆）(i=1,2,…,n/2)時稱之為堆。在這里只討論滿足前者條件的堆。由堆的定義可以看出，堆頂元素（即第一個元素）必為最大項（大頂堆）。完全二叉樹可以很直觀地表示堆的結構。堆頂為根，其它為左子樹、右子樹。初始時把要排序的數的序列看作是一棵順序存儲的二叉樹，調整它們的存儲序，使之成為一個堆，這時堆的根節點的數最大。然后將根節點與堆的最后一個節點交換。然后對前面(n-1)個數重新調整使之成為堆。依此類推，直到只有兩個節點的堆，并對它們作交換，最后得到有n個節點的有序序列。從算法描述來看，堆排序需要兩個過程，一是建立堆，二是堆頂與堆的最后一個元素交換位置。所以堆排序有兩個函數組成。一是建堆的滲透函數，二是反復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：

首先我們將需要排序的序列按照自上往下，從左到右的順序構造成一顆完全二叉樹，然后開始修改成堆

說明：對初始狀態修改成堆的形式，從葉子節點開始操作，我們將其改變成大頂堆，遵循的原則是父節點大于其左右子節點，如果不符合規則，就將其子節點和父節點進行交換操作，操作的順序是從右向左，自下而上。當然每次操作完之后都必須遵循父節點大于其左右子節點，比如到第三個狀態了，當我們把84移到頂部之后，發現46比56小，所以還需要進行操作。同時左子樹和右子樹也要遵循規則。下面的圖片就是最終的堆結構

那么下面就來看一下如何選擇數：

交換，從堆中踢出最大數，就是根節點。

每次踢出根節點之后對于剩余結點再建堆，這時候我們就將最后一個葉子節點放到根節點的位置，然后再建堆，比如，當我們踢出最大值84的時候，我們就將最后的一個葉子節點46放到根節點中，然后按照之前的建堆的原則從新建堆。再交換踢出最大數，如下圖：

依次類推：最后堆中剩余的最后兩個結點交換，踢出一個，排序完成。

3. 用java實現

[java] view plaincopypackage com.weijiang.demo; import java.util.Arrays; public class HeapSort { 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 HeapSort(){ heapSort(a); } 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); //交換堆頂和最后一個元素 swap(a,0,arrayLength-1-i); System.out.println(Arrays.toString(a)); } } private void swap(int[] data, int i, int j) { 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) { //從lastIndex處節點（最后一個節點）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; //如果當前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; //如果biggerIndex小于lastIndex，即biggerIndex+1代表的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總是記錄較大子節點的索引 biggerIndex++; } } //如果k節點的值小于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，重新保證k節點的值大于其左右子節點的值 k=biggerIndex; }else{ break; } } } } }

第五：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范圍內的全部數，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后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

[java] view plaincopypackage com.weijiang.demo; public class BubbleSort { public BubbleSort(){ int a[]={1,54,6,3,78,34,12,45}; int temp=0; for(int i=0;i<a.length;i++){ for(int j=i+1;j<a.length;j++){ if(a[i]>a[j]){ temp=a[i]; a[i]=a[j]; a[j]=temp; } } } for(int i=0;i<a.length;i++) System.out.println(a[i]); } }

經過道友的提醒，發現上面的不是正宗的冒泡排序，其實上面的相當去選擇排序的變種。所以更正過來：

正宗的冒泡排序：

[java] view plaincopypackage com.weijiang.demo; public class BubbleSort { public BubbleSort(){ 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}; int temp=0; for(int i=0;i<a.length-1;i++){ for(int j=0;j<a.length-1-i;j++){ if(a[j]>a[j+1]){ temp=a[j]; a[j]=a[j+1]; a[j+1]=temp; } } } for(int i=0;i<a.length;i++) System.out.println(a[i]); } }

4. 特點：和選擇排序的特點一樣，每循環一邊之后最前面的一部分是有序的，而且位置不會再改變了

注：上面的冒泡排序的過程我們是可以進行一些優化操作的，可以添加一個變量來記錄每次有沒有交換操作，如果沒有的話，說明序列已經有序了，不需要在進行比較了，代碼如下：

[java] view plaincopypackage com.weijiang.demo; public class EnhanceBubbleSort { public EnhanceBubbleSort(){ 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}; int temp=0; boolean isChange = false;//記錄每次有沒有交換值的狀態 for(int i=0;i<a.length-1;i++){ isChange = false; for(int j=0;j<a.length-1-i;j++){ if(a[j]>a[j+1]){ isChange = true; temp=a[j]; a[j]=a[j+1]; a[j+1]=temp; } } //如果一趟下來之后沒有交換操作，說明數組已經有序了，直接跳出循環 if(!isChange) break; } for(int i=0;i<a.length;i++) System.out.println(a[i]); } }

如果原始序列大部分有序了，這個效率比之前的冒泡排序效果高出很多

第六：快速排序

1. 基本思想：選擇一個基準元素,通常選擇第一個元素或者最后一個元素,通過一趟掃描，將待排序列分成兩部分,一部分比基準元素小,一部分大于等于基準元素,此時基準元素在其排好序后的正確位置,然后再用同樣的方法遞歸地排序劃分的兩部分。

2. 實例：

3. 用java實現

[java] view plaincopypackage com.weijia.demo; public class QuickSort { 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 QuickSort(){ quick(a); for(int i=0;i<a.length;i++) System.out.println(a[i]); } public int getMiddle(int[] list, int low, int high) { int tmp = list[low]; //數組的第一個作為中軸 while (low < high) { while (low < high && list[high] >= tmp) { high–; } list[low] = list[high]; //比中軸小的記錄移到低端 while (low < high && list[low] <= tmp) { low++; } list[high] = list[low]; //比中軸大的記錄移到高端 } list[low] = tmp; //中軸記錄到尾 return low; //返回中軸的位置 } public void _quickSort(int[] list, int low, int high) { if (low < high) { int middle = getMiddle(list, low, high); //將list數組進行一分為二 _quickSort(list, low, middle - 1); //對低字表進行遞歸排序 _quickSort(list, middle + 1, high); //對高字表進行遞歸排序 } } public void quick(int[] a2) { if (a2.length > 0) { //查看數組是否為空 _quickSort(a2, 0, a2.length - 1); } } }

4. 特點：每一趟結束之后，中間的數的位置不會在改變了，而且每次都是以這個中間數為中心軸的話，一部分是比這個數都小的，另外一部分都是比這個數都大的

第七：歸并排序

1. 基本思想：歸并（Merge）排序法是將兩個（或兩個以上）有序表合并成一個新的有序表，即把待排序序列分為若干個子序列，每個子序列是有序的。然后再把有序子序列合并為整體有序序列。

2. 實例：

3. 用java實現

[java] view plaincopypackage com.weijia.demo; 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) { 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); //合并 merge(data,left,center,right); } } public void merge(int[] data, int left, int center, int right) { 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++]; } } //剩余部分依次放入中間數組 while(mid<=right){ tmpArr[third++]=data[mid++]; } while(left<=center){ tmpArr[third++]=data[left++]; j //將中間數組中的內容復制回原數組 while(tmp<=right){ data[tmp]=tmpArr[tmp++]; } System.out.println(Arrays.toString(data)); } }

第八：基數排序

1. 基本思想：將所有待比較數值（正整數）統一為同樣的數位長度，數位較短的數前面補零。然后，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以后,數列就變成一個有序序列。2. 實例：3. 用java實現[java] view plaincopypackage com.weijia.demo;    import java.util.ArrayList;    import java.util.List;      public class RadixSort {          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};             public RadixSort(){            sort(a);            for(int i=0;i<a.length;i++)                System.out.println(a[i]);        }          public  void sort(int[] array){               //首先確定排序的趟數;               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++;               }                 //建立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++){                       //得到數字的第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++;                    }                   }               }           }        }   
總結：