Java八大排序详解及源码

振华OPPO 发表于 2022/04/22 15:07:56 2022/04/22
【摘要】 今天介绍一下java中的八大排序,首先看一下这八种排序之间的关系:@TOC 1. 直接插入排序 1.1基本思想在要排序的一组数中,假设前面(n-1)[n>=2] 个数已经是排好顺序的,现在要把第 n 个数插到前面的有序数中,使得这 n 个数也是排好顺序的。如此反复循环,直到全部排好顺序。 1.2实例 1.3实现代码package com.dzh.lesson06;public class i...

今天介绍一下java中的八大排序,首先看一下这八种排序之间的关系:
在这里插入图片描述
@TOC

1. 直接插入排序

1.1基本思想

在要排序的一组数中,假设前面(n-1)[n>=2] 个数已经是排好顺序的,现在要把第 n 个数插到前面的有序数中,使得这 n 个数也是排好顺序的。如此反复循环,直到全部排好顺序。

1.2实例

在这里插入图片描述

1.3实现代码

package com.dzh.lesson06;

public class insertSort {
    public void insertSort(){

        int a[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,16};
        int temp=0;
        for(int i=1;i<a.length;i++){//15个元素最多需要14躺遍历
            int j=i-1;
            temp=a[i];//把待排序的元素保存到temp
            for(;j>=0&&temp<a[j];j--){
                a[j+1]=a[j]; //将大于 temp 的值整体后移一个单位
            }
            a[j+1]=temp;//待插入位置为j+1
        }
        for(int i=0;i<a.length;i++)//输出排好序的数组元素
            System.out.println(a[i]);
    }

    public static void main(String[] args) {
        insertSort insert=new insertSort();
        insert.insertSort();

    }
}

1.4运行结果

在这里插入图片描述

2.希尔排序(最小增量排序)

2.1基本思想

算法先将要排序的一组数按某个增量 d(n/2,n 为要排序数的个数)分成若干组,每组中记录的下标相差 d。对每组中全部元素进行直接插入排序,然后再用一个较小的增量(d/2)对它进行分组,在每组中再进行直接插入排序。当增量减到 1 时,进行直接插入排序后,排序完成。

2.2实例

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2.3实现代码

package com.dzh.lesson06;

import java.util.Arrays;

public class ShellSort {

    /**
     * 形参:声明的 定义必须传递的参数
     * 将插入排序封装成了一个方法
     * arr : 待排序的数组
     * d   : 增量
     */
    public void insertSort(int[] arr, int start, int d) {
        for (int i = start + d; i < arr.length; i += d) {
            // 待插入的数值是 arr[i]
            int temp = arr[i];
            // 这个循环结束之后就找到了插入的位置
            int j = i - d;
            for (; j >= start && arr[j] > temp; j -= d) {
                // 将 j 位置的数据后移
                arr[j + d] = arr[j];
            }
            int pos = j + d; // 插入的位置
            arr[pos] = temp;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 调用排序的方法
        int[] arr = {57,68,59,52,72,28,96,33,24,19};
        // 创建对象
//        ShellSort sort = new ShellSort(); // 创建对象的固定写法
//        sort.insertSort(arr); // arr:实参(实际调用过程中传递的参数)
//        System.out.println(Arrays.toString(arr));


        // shell sort 是 insert sort 的升级版
        int len = arr.length; // 数组长度
        int d = len / 2; // 初始增量  5
        ShellSort sort = new ShellSort();
        while (true) {
            for (int i = 0; i < d; i++) {
                sort.insertSort(arr, i, d);
            }
            if (d == 1) break;
            // 重新计算增量
            d /= 2;
        }
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }
}

2.4运行结果

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3.简单选择排序

3.1基本思想

在要排序的一组数中,选出最小的一个数与第一个位置的数交换;然后在剩下的数当中再找最小的与第二个位置的数交换,如此循环到倒数第二个数和最后一个数比较为止。

3.2实例

在这里插入图片描述

3.3实现代码

package com.dzh.lesson06;

import java.util.Arrays;

public class SelectSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {12, 39, 8, 16, 43, 40, 12, 89, 36, 12, 93};
        /*
        1. 待寻找的数组   len - 1
        2. 交换的次数 len - 1
         */
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            // 交换的位置 i
            // 假设 i 位置的数为最小数, 不需要交换
            int position = i;
            int min = arr[i];
            // 找出最小数进行交换
            for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
                if (min > arr[j]) {
                    min = arr[j];
                    position = j;
                }
            }
            // 将最小数 和 i 位置进行交换
            arr[position] = arr[i];
            arr[i] = min;
        }
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }
}

3.4运行结果

在这里插入图片描述

4.堆排序

4.1基本思想

堆排序是一种树形选择排序,是对直接选择排序的有效改进。

堆的定义如下:具有 n 个元素的序列(h1,h2,…,hn),当且仅当满足(hi>=h2i,hi>=h2i+1)或
(hi<=h2i,hi<=h2i+1) (i=1,2,…,n/2)时称之为堆。在这里只讨论满足前者条件的堆。由堆的定义可以看出,堆顶元素(即第一个元素)必为最大项(大顶堆)。完全二叉树可以很直观地表示堆的结构。堆顶为根,其它为左子树、右子树。初始时把要排序的数的序列看作是一棵顺序存储的二叉树,调整它们的存储序,使之成为一个堆,这时堆的根节点的数最大。然后将根节点与堆的最后一个节点交换。然后对前面(n-1)个数重新调整使之成为堆。依此类推,直到只有两个节点的堆,并对它们作交换,最后得到有 n 个节点的有序序列。

从算法描述来看,堆排序需要两个过程,一是建立堆,二是堆顶与堆的最后一个元素交换位置。所以堆排序有两个函数组成。一是建堆的渗透函数,二是反复调用渗透函数实现排序的函数。

4.2实例

初始序列:46,79,56,38,40,84

1、建堆:
在这里插入图片描述
2、交换,从堆中踢出最大数
在这里插入图片描述
3、剩余结点再建堆,再交换踢出最大数
在这里插入图片描述
4、以此类推:最后堆中剩余的两个结点交换,踢出一个,排序完成。

4.3实现代码

package com.dzh.lesson06;

import java.util.Arrays;

public class HeapSort {
    /**
     * @param arr 待建堆的数组
     * @param len 待建堆的数组的长度
     */
    public void heap(int[] arr, int len) {
        // 建堆终止的条件 是 2*i+1 > len
        // 反过来搞: 从待建堆数组的尾部开始建堆 首先就要找到最后一个节点和他的左子结点和右子结点
        for (int i = len / 2 - 1; i >= 0; i--) {
            // 建堆 就是比较的过程 : 建堆的目的是为了 找出最大堆顶
            // 假设 arr[i] 是最大, 记住最大值的 索引
            int maxIndex = i;
            // 因为 2 * i + 1 < len 条件的存在 所有i肯定有左子节点 可能有右子节点
            // 比较左子节点
            int l = 2 * i + 1;
            if (arr[l] > arr[maxIndex]) maxIndex = l;
            // 比较右子节点: 判断是否存在有自己点
            int r = 2 * i + 2;
            if (r <= len - 1 && arr[r] > arr[maxIndex]) maxIndex = r;

            // 将 maxIndex  和 i 位置进行交换
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[maxIndex];
            arr[maxIndex] = temp;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {12, 39, 8, 16, 43, 40, 12, 89, 36, 12, 93};
        HeapSort sort = new HeapSort();
//        sort.selectSort(arr);
//        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        int len = arr.length;
        // 确认建堆的数组
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            sort.heap(arr, len - i); // 建堆的方法
            // 交换最大堆顶
            int temp = arr[0];
            arr[0] = arr[len - i - 1];
            arr[len - i - 1] = temp;
        }
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

}

4.4运行结果

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5.冒泡排序

5.1基本思想

在要排序的一组数中,对当前还未排好序的范围内的全部数,自上而下对相邻的两个数依次进行比较和调整,让较大的数往下沉,较小的往上冒。即:每当两相邻的数比较后发现它们的排序与排序要求相反时,就将它们互换。

5.2实例

在这里插入图片描述

5.3实现代码

package com.dzh.lesson06;

import java.util.Arrays;

public class bubbleSort {
    public static void main(String[] args) {
        int arr[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12};
        int temp=0;
        for(int i=0;i<arr.length-1;i++){
            for(int j=0;j<arr.length-1-i;j++){
                if(arr[j]>arr[j+1]){
                    temp=arr[j];
                    arr[j]=arr[j+1];
                    arr[j+1]=temp;
                }
            }
        }
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

}

5.4运行结果

在这里插入图片描述

6.快速排序

6.1基本思想

选择一个基准元素,通常选择第一个元素或者最后一个元素,通过一趟扫描,将待排序列分成两部分,一部分比基准元素小,一部分大于等于基准元素,此时基准元素在其排好序后的正确位置,然后再用同样的方法递归地排序划分的两部分。

6.2实例

在这里插入图片描述

6.3实现代码

package com.dzh.lesson06;

import java.util.Arrays;

public class QuickSort {
    public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
        int i, j, temp, t;
        if (low > high) {
            return;
        }
        i = low;
        j = high;
        //temp就是基准位
        temp = arr[low];

        while (i < j) {
            //先看右边,依次往左递减
            while (temp <= arr[j] && i < j) {
                j--;
            }
            //再看左边,依次往右递增
            while (temp >= arr[i] && i < j) {
                i++;
            }
            //如果满足条件则交换
            if (i < j) {
                t = arr[j];
                arr[j] = arr[i];
                arr[i] = t;
            }

        }
        //最后将基准为与i和j相等位置的数字交换
        arr[low] = arr[i];
        arr[i] = temp;
        //递归调用左半数组
        quickSort(arr, low, j - 1);
        //递归调用右半数组
        quickSort(arr, j + 1, high);
    }


    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {10, 7, 2, 4, 7, 62, 3, 4, 2, 1, 8, 9, 19};
        quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }
}

6.4运行结果

在这里插入图片描述

7.归并排序

7.1基本思想

归并(Merge)排序法是将两个(或两个以上)有序表合并成一个新的有序表,即把待排序序列分为若干个子序列,每个子序列是有序的,然后再把有序子序列合并为整体有序序列。

7.2实例

在这里插入图片描述

7.3实现代码

package com.dzh.lesson06;

import java.util.Arrays;
public class mergingSort {
    int a[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64};
    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){
            //找出中间索引
            int center=(left+right)/2;
            //对左边数组进行递归
            sort(data,left,center);
            //对右边数组进行递归
            sort(data,center+1,right);
            //合并
            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 记录中间数组的索引
        int third=left;
        int tmp=left;
        while(left<=center&&mid<=right){
            //从两个数组中取出最小的放入中间数组
            if(data[left]<=data[mid]){
                tmpArr[third++]=data[left++];
            }else{
                tmpArr[third++]=data[mid++];
            }
        }
        //剩余部分依次放入中间数组
        while(mid<=right){
            tmpArr[third++]=data[mid++];
        }
        while(left<=center){
            tmpArr[third++]=data[left++];
        }
        //将中间数组中的内容复制回原数组
        while(tmp<=right){
            data[tmp]=tmpArr[tmp++];
        }
        System.out.println(Arrays.toString(data));
    }
}

7.4运行结果

在这里插入图片描述

8.基数排序

8.1基本思想

将所有待比较数值(正整数)统一为同样的数位长度,数位较短的数前面补零。然后,从最低位开始,依次进行一次排序。这样从最低位排序一直到最高位排序完成以后,数列就变成一个有序序列。

8.2实例

在这里插入图片描述

8.3实现代码

package com.dzh.lesson06;

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};
    public radixSort(){
        sort(a);
        for(int i=0;i<a.length;i++)
            System.out.println(a[i]);
    }
    public void sort(int[] array){
        //首先确定排序的趟数; 
        int max=array[0];
        for(int i=1;i<array.length;i++){
            if(array[i]>max){
                max=array[i];
            }
        }
        int time=0;
        //判断位数; 
        while(max>0){
            max/=10;
            time++;
        }
        //建立 10 个队列; 
        List<ArrayList> queue=new ArrayList<ArrayList>();
        for(int i=0;i<10;i++){
            ArrayList<Integer> queue1=new ArrayList<Integer>();
            queue.add(queue1);
        }
        //进行 time 次分配和收集; 
        for(int i=0;i<time;i++){
            //分配数组元素; 
            for(int j=0;j<array.length;j++){
                //得到数字的第 time+1 位数; 
                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;//元素计数器; 
            //收集队列元素; 
            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++;
                }
            }
        }
    }

8.4运行结果

在这里插入图片描述

佛言:慎勿视女色,亦莫共言语。若与语者,正心思念:我为沙门,处于浊世,当如莲华,不为泥污。想其老者如母,长者如姊,少者如妹,稚者如子。生度脱心,息灭恶念。--《四十二章经》

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