第七章 高级排序
希尔排序：
插入排序的缺点是复制的次数太多，如果数据开始时是相对有序的，那么插入排序的效率就能提高很多。希尔排序基于插入排序，通过加大插入排序中元素之间的间隔，并在这些有间隔的元素中进行插入排序，从而使数据项能大跨度地移动。当这些数据项排过一趟序之后，希尔排序算法减小数据项的间隔再进行排序，依此进行下去。进行这些排序时数据项之间的间隔被称为增量，并且习惯上用字母h表示。常用的话值序列用公式h=h*3+1产生。
希尔排序比插入排序快很多，原因是，当h值大的时时候，数据项每一趟排序需要移动的元素的个数很少，但是数据项移动的距离很长。这是非常有效率的。当h减小时，每一趟排序需要移动的元素的个数增多。但是此时数据项已经接近于它们排序后最终的位置，这对于插入排序可以更有效率。正是这两种情况的结合才使希尔排序效率这么高。希尔排序的代码：
class shellShort 
{
private static long[] theArray; private static int nElems; public static void display()
{
System.out.print("A="); for (int j=0; j<nElems; j++) { System.out.print(theArray[j] + " ");
} System.out.println(""); } public static void shellSort() { int inner,outer; long temp; int h = 1; while (h <= nElems/3) //find initial value of h { h = h*3 + 1; } while (h>0) //decreasing h, util h=1 { //h-sort the file for (outer=h; outer<nElems; outer+=h) { temp = theArray[outer]; inner = outer; // one subpass(eg 0,4,8) while (inner > h-1 && theArray[inner-h] >= temp) { theArray[inner] = theArray[inner-h]; inner -= h; } theArray[inner] = temp; }//end for h = (h-1)/3; //decrease h } //end while } //end shellSort() public static void main(String[] args) { //System.out.println("Hello World!"); theArray = new long[1000]; for (int j=0; j<1000; j++) { long n = (int)(java.lang.Math.random()*99); theArray[j] = n; nElems++; } //shellShort.display(); System.out.println(new java.util.Date()); shellShort.shellSort(); System.out.println(new java.util.Date()); //shellShort.display(); }
}快速排序：
划分是快速排序的根本机制，划分数据就是把数据分为两组，使所有关键字大于特定值得数据项在一组，使所有关键字小于特定值的数据项在另一组。
划分算法由两个指针开始工作，两个指针分别指向数组的两头。在左边的指针，leftPtr，向右移动，而在右边的指针，rightPtr，向左移动。当leftPtr遇到比枢纽小的数据项时，它继续向右移，因为这个数据项的位置已经处在数组的正确一边了，但是当遇到比枢纽大的数据时，它就停下来。类似地，当rightPtr遇到大于枢纽的数据项时，它继续左移，但是当发现比枢纽小的数据项时，它就停下来。这可以对两个指针用分别用一个循环来实现，当两个指针都指着数组的错误一方位置上的数据项，就交换这两个数据项。然后重复之前的指针移动及数据项交换动作。直到两个指针最终相遇的时候后，划分过程结束。
快速排序算法在大多数情况下都是最快的，执行时间为O（N*LogN）级。快速排序算法本质上通过吧一个数组划分为两个子数组，然后递归地调用自身为每个子数组进行快速排序来实现的。算法要解决的问题是选择合适的枢纽，并且对小的划分区域进行排序。一般取数组左端、右端、中部的三个数中的中间值作为枢纽。
快速排序代码：class QuickSort2 { private static long[] theArray; private static int nElems; public static void display() { System.out.print("A="); for (int j=0; j<nElems; j++) { System.out.print(theArray[j] + " "); } System.out.println(""); } public static void quickSort() { recQuickSort(0, nElems - 1); } public static void recQuickSort(int left, int right) { int size = right-left+1; if (size <= 3) //manual sort if small { manualSort(left, right); } else //quick sort if large { long median = medianOf3(left, right); //median item //partition range int partition = partitionIt(left, right, median); recQuickSort(left, partition-1);//sort left side recQuickSort(partition+1, right);//sort right side } } //end recQuickSort() public static long medianOf3(int left, int right) { int center = (left+right)/2; //order left & center if(theArray[left] > theArray[center]) swap(left,center); //order left & right if(theArray[left] > theArray[right]) swap(left, right); //order right & center if(theArray[center] > theArray[right]) swap(center, right); swap(center, right-1); //put pivot on right return theArray[right-1]; }//end medianOf3() public static int partitionIt(int left, int right, long pivot) { int leftPtr = left; //right of first elem int rightPtr = right-1; //left of pivot while (true) { //find bigger item while (theArray[++leftPtr] < pivot) { ; } //find smaller item while (theArray[--rightPtr] > pivot) { ; } if (leftPtr >= rightPtr) //if pointers cross,partition done { break; } else //not crossed, so swap elements swap(leftPtr, rightPtr); }//end while(true) swap(leftPtr, right-1); //restore pivot return leftPtr; //return pivot location } public static void swap(int dex1, int dex2) //swap two elements { long temp; temp = theArray[dex1]; theArray[dex1] = theArray[dex2]; theArray[dex2] = temp; } public static void manualSort(int left, int right) { int size = right-left+1; if(size <= 1) return; //no necessary sort if(size == 2) { //2-sort left and right if(theArray[left] > theArray[right]) swap(left, right); return; } else { if(theArray[left] > theArray[right-1]) swap(left, right-1); if(theArray[left] > theArray[right]) swap(left, right); if(theArray[right-1] > theArray[right]) swap(right-1, right); } }//end manualSort() public static void main(String[] args) { //System.out.println("Hello World!"); theArray = new long[16]; for (int j=0; j<16; j++) { long n = (int)(java.lang.Math.random()*199); theArray[j] = n; nElems++; } QuickSort2.display(); //System.out.println(new java.util.Date()); QuickSort2.quickSort(); QuickSort2.display(); }}
