常见排序算法
冒泡排序
public class BubbleSort {
public static void sort(int[] array) {
int len = array.length;
for (int i = 0; i < len - 1; i++) {
for (int j = 0; j < len - 1 - i; j++) {
if (array[j] > array[j + 1]) {
int temp = array[j];
array[j] = array[j + 1];
array[j + 1] = temp;
}
}
}
}
// 改进1
public static void sort2(int[] array) {
int len = array.length;
for (int i = 0; i < len - 1; i++) {
// 有序标记，每一轮的初始是true
boolean isSorted = true;
for (int j = 0; j < len - 1 - i; j++) {
if (array[j] > array[j + 1]) {
int temp = array[j];
array[j] = array[j + 1];
array[j + 1] = temp;
isSorted = false;
}
}
if (isSorted) break;
}
}
// 改进2
public static void sort3(int[] array) {
int len = array.length;
// 记录最后一次交换的位置
int lastExchangeIndex = 0;
// 无序数列的边界，每次比较只需要比到这里为止
int sortBorder = len - 1;
for (int i = 0; i < len - 1; i++) {
boolean isSorted = true;
for (int j = 0; j < sortBorder; j++) {
if (array[j] > array[j + 1]) {
int temp = array[j];
array[j] = array[j + 1];
array[j + 1] = temp;
isSorted = false;
// 把无序数列的边界更新为最后一次交换元素的位置
lastExchangeIndex = j;
}
}
sortBorder = lastExchangeIndex;
if (isSorted) break;
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = new int[] { 5, 8, 6, 3, 9, 2, 1, 7 };
sort(array);
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
}
选择排序
public class SelectSort {
public static void sort(int[] array) {
int len = array.length;
// 总共要经过 N-1 轮比较
for (int i = 0; i < len - 1; i++) {
int minIndex = i;
// 每轮需要比较的次数 N-i
for (int j = i + 1; j < len; j++) {
if (array[minIndex] > array[j]) minIndex = j;
}
// 将找到的最小值和i位置所在的值进行交换
if (minIndex != i) {
int temp = array[i];
array[i] = array[minIndex];
array[minIndex] = temp;
}
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = new int[]{3, 4, 2, 1, 5, 6, 7, 8};
sort(array);
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
}
插入排序
public class InsertSort {
public static void sort(int[] array) {
int len = array.length;
// 从下标为1的元素开始选择合适的位置插入，因为下标为0的只有一个元素，默认是有序的
for (int i = 1; i < len; i++) {
// 记录要插入的数据
int temp = array[i];
// 从已经排序的序列最右边的开始比较，找到比其小的数
int j = i;
while (j >= 1 && array[j - 1] > temp) {
array[j] = array[j - 1];
j--;
}
array[j] = temp;
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = new int[]{3, 4, 2, 1, 5, 6, 7, 8};
sort(array);
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
}
希尔排序
public class ShellSort {
public static void sort2(int[] array) {
int len = array.length;
for (int step = len / 2; step > 0; step /= 2) {
for (int i = step; i < len; i++) {
int temp = array[i];
int j = i - step;
while (j >= 0 && array[j] > temp) {
array[j + step] = array[j];
j -= step;
}
array[j + step] = temp;
}
}
}
public static void sort(int[] array) {
int len = array.length;
// 希尔排序的增量
int step = len;
while (step > 1) {
// 使用希尔增量的方式，即每次折半
step /= 2;
for (int x = 0; x < step; x++) {
for (int i = x + step; i < len; i += step) {
int temp = array[i];
int j = i;
while (j >= step && array[j - step] > temp) {
array[j] = array[j - step];
j -= step;
}
array[j] = temp;
}
}
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {5, 3, 9, 12, 6, 1, 7, 2, 4, 11, 8, 10};
sort2(array);
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
}
归并排序
public class MergeSort {
// 划分
public static void mergeSort(int[] array, int start, int end) {
if (start == end) return;
int mid = (start + end) / 2;
// 折半成两个小集合，分别进行递归
mergeSort(array, start, mid);
mergeSort(array, mid + 1, end);
merge(array, start, mid, end);
}
// 合并
private static void merge(int[] array, int start, int mid, int end) {
// 开辟临时空间
int len = end - start + 1;
int[] tempArr = new int[len];
int p1 = start;
int p2 = mid + 1;
int p = 0;
// 比较两个小集合的元素，依次放入大集合
while (p1 <= mid && p2 <= end) {
if (array[p1] <= array[p2]){
tempArr[p++] = array[p1++];
} else {
tempArr[p++] = array[p2++];
}
}
// 左侧小集合还有剩余，依次放入大集合尾部
while (p1 <= mid) {
tempArr[p++] = array[p1++];
}
// 右侧小集合还有剩余，依次放入大集合尾部
while (p2 <= end) {
tempArr[p++] = array[p2++];
}
// 把大集合的元素复制回原数组
/*for (int i = 0; i < len; i++) {
array[start++] = tempArr[i];
}*/
System.arraycopy(tempArr, 0, array, start, len);
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {5, 8, 6, 3, 9, 2, 1, 7};
mergeSort(array, 0, array.length - 1);
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
}
快速排序
public class QuickSort {
public static void quickSort(int[] array, int startIndex, int endIndex) {
// 递归结束条件：startIndex大于等于endIndex的时候
// 当partition为0时，会出现start > end的情况
if (startIndex >= endIndex) return;
// 得到基准元素的位置
int pivotIndex = partition(array, startIndex, endIndex);
// 用分治法递归数列的两部分
quickSort(array, startIndex, pivotIndex - 1);
quickSort(array, pivotIndex + 1, endIndex);
}
// 栈代替递归
public static void quickSort2(int[] array, int startIndex, int endIndex) {
Stack<Map<String, Integer>> stack = new Stack<>();
HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("start", startIndex);
map.put("end", endIndex);
stack.push(map);
while (!stack.empty()) {
Map<String, Integer> popMap = stack.pop();
Integer start = popMap.get("start");
Integer end = popMap.get("end");
int pivotIndex = partition2(array, start, end);
if (start < pivotIndex - 1) {
Map<String, Integer> leftMap = new HashMap<>();
leftMap.put("start", start);
leftMap.put("end", pivotIndex - 1);
stack.push(leftMap);
}
if (end > pivotIndex + 1) {
Map<String, Integer> rightMap = new HashMap<>();
rightMap.put("start", pivotIndex + 1);
rightMap.put("end", end);
stack.push(rightMap);
}
}
}
// 挖坑法
private static int partition(int[] array, int startIndex, int endIndex) {
// 取第一个位置的元素作为基准元素
int pivot = array[startIndex];
// 坑的位置，初始等于pivot的位置
int pIndex = startIndex;
// 大循环在左右指针重合时结束
while (startIndex < endIndex) {
// 从右向左进行比较
while (array[endIndex] >= pivot && startIndex < endIndex) endIndex--;
array[pIndex] = array[endIndex];
pIndex = endIndex;
// 从左向右进行比较
while (array[startIndex] < pivot && startIndex < endIndex) startIndex++;
array[pIndex] = array[startIndex];
pIndex = startIndex;
}
array[pIndex] = pivot;
return pIndex;
}
// 指针交换法
private static int partition2(int[] array, int startIndex, int endIndex) {
// 取第一个位置的元素作为基准元素
int pivot = array[startIndex];
int pIndex = startIndex;
// 大循环在左右指针重合时结束
while (startIndex < endIndex) {
while (array[endIndex] >= pivot && startIndex < endIndex) endIndex--;
while (array[startIndex] < pivot && startIndex < endIndex) startIndex++;
if (startIndex < endIndex) {
int temp = array[startIndex];
array[startIndex] = array[endIndex];
array[endIndex] = temp;
}
}
array[pIndex] = array[startIndex];
array[startIndex] = pivot;
return startIndex;
}
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[] {4,4,7,6,5,3,2,8,1};
quickSort2(arr, 0, arr.length-1);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
}
