八大排序算法

八大排序

冒泡排序

/*
    稳定排序
    时间复杂度：O(n^2)
    空间复杂度：O(1)
     */
    public static void bubbleSort(int[] nums) {
        for (int i = 0; i < nums.length - 1; i++) {
            boolean flag = false;
            for (int j = 0; j < nums.length - i - 1; j++) {
                if(nums[j] > nums[j + 1]) {
                    flag = true;
                    Swap.swap(nums, j, j + 1);
                }
            }
            if(!flag) {
                break;
            }
        }
    }

选择排序

/*
    每次选出剩余元素的最小值放入坑位
    时间复杂度：O(n^2)
    空间复杂度：O(1)
    不稳定   2  2' 1
     */
    public static void selectSort(int[] nums) {
        for(int i = 0; i < nums.length - 1; ++i) {
            int min = i;
            for(int j = i + 1; j < nums.length; ++j) {
                if(nums[j] < nums[min]) {
                    min = j;
                }
            }
            Swap.swap(nums, min, i);
        }
    }

插入排序

/*
    从右往左插入扑克牌
    稳定排序
    时间复杂度：O(n^2), 最好的情况下时O(n)
    空间复杂度：O(1)
     */
    public static void insertSort(int[] nums) {
        for(int i = 1; i < nums.length; ++i) {
            int j = i - 1;
            while(j >= 0 && nums[j] > nums[j + 1]) {
                Swap.swap(nums, j, j + 1);
                --j;
            }
        }
    }

希尔排序

/*
    不稳定排序
    时间复杂度：O(nlog(n))
    空间复杂度：O(1)
     */
    public static void shellSort(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        int gap = n;
        while(gap >= 2) {
            gap >>= 1;
            for(int i = 0; i < n - gap; ++i) {
                int j = i;
                while(j >= 0 && nums[j] > nums[j + gap]) {
                    Swap.swap(nums, j, j + gap);
                    j -= gap;
                }
            }
        }
    }

快速排序

/*
    不稳定排序，3，4，4' pivot = 3;
    时间复杂度：O(n*log(n))
    空间复杂度：O(log(n))
     */
    public static void quickSort(int[] nums) {
        // 快排不稳定，3，4，4' pivot = 3;
        quickSortImpl(nums, 0, nums.length - 1);
    }
    private static void quickSortImpl(int[] nums, int left, int right) {
        if(left >= right) {
            return;
        }
        Random random = new Random();
        int pivot = nums[random.nextInt(right - left + 1) + left];
        int pl = left - 1;
        int pr = right + 1;
        for(int i = left; i < pr; ++i) {
            if(nums[i] < pivot) {
                Swap.swap(nums, i, ++pl);
            } else if(nums[i] > pivot) {
                Swap.swap(nums, i--, --pr);
            }
        }
        quickSortImpl(nums, left, pl);
        quickSortImpl(nums, pr, right);
    }

归并排序

/*
    稳定
    时间复杂度：O(nlog(n))
    空间复杂度：O(n)
     */
    public static void mergeSort(int[] nums) {
        mergeSortImpl(nums, 0, nums.length - 1);
    }
    private static void mergeSortImpl(int[] nums, int left, int right) {
        if(left >= right) {
            return;
        }
        int[] temp = new int[right - left + 1];
        int mid = left + ((right - left) >> 1);
        mergeSortImpl(nums, left, mid);
        mergeSortImpl(nums, mid + 1, right);
        int m = left;
        int n = mid + 1;
        int i = 0;
        while(m <= mid && n <= right) {
            if(nums[m] <= nums[n]) {
                temp[i++] = nums[m++];
            } else {
                temp[i++] = nums[n++];
            }
        }
        while(n <= right) {
            temp[i++] = nums[n++];
        }
        while(m <= mid) {
            temp[i++] = nums[m++];
        }
        System.arraycopy(temp, 0, nums, left, right - left + 1);
    }

堆排序

/*
    不稳定排序，1, 2, 2 heapify时不知道两个2的先后顺序
    时间复杂度：O(n*log(n))
    空间复杂度：O(log(n))
     */
    public static void heapSort(int[] nums) {
        // 堆排不稳定，1, 2, 2 heapify时不知道两个2的先后顺序
        buildHeap(nums, nums.length);
        System.out.println(Arrays.toString(nums));
        for(int i = nums.length - 1; i >= 0; --i) {
            Swap.swap(nums, 0, i);
            heapify(nums, i, 0);
        }
    }
    private static void heapify(int[] nums, int n, int i) {
        int left = (i << 1) + 1;
        int right = (i << 1) + 2;
        int max = i;
        if(left < n && nums[left] > nums[max]) {
            max = left;
        }
        if(right < n && nums[right] > nums[max]) {
            max = right;
        }
        if(i != max) {
            Swap.swap(nums, max, i);
            heapify(nums, n, max);
        }
    }
    private static void buildHeap(int[] nums, int n) {
        for (int i = (n >> 1) - 1; i >= 0; --i) {
            heapify(nums, n, i);
        }
    }

计数排序

/*
    数据范围 0-100；
    稳定排序，从后往前放
    时间复杂度：O(n + k) , k = 数据范围的最大值-最小值+1
    空间复杂度：O(k)
     */
    public static void countSort(int[] nums) {
        int[] arr = new int[101];
        for (int num : nums) {
            ++arr[num];
        }
        int cur = 0;
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if(arr[i] > 0) {
                Arrays.fill(nums, cur, cur + arr[i], i);
                cur += arr[i];
            }
        }
    }