必须知道的八大种排序算法【java实现】

　　　/**
     * 冒泡排序
     * 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。  
     * 对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点，最后的元素应该会是最大的数。  
     * 针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。
     * 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。 
     * @param numbers 需要排序的整型数组
     */
    public static void bubbleSort(int[] numbers)
    {
        int temp = 0;
        int size = numbers.length;
        for(int i = 0 ; i < size-1; i ++)
        {
        for(int j = 0 ;j < size-1-i ; j++)
        {
            if(numbers[j] > numbers[j+1])  //交换两数位置
            {
            temp = numbers[j];
            numbers[j] = numbers[j+1];
            numbers[j+1] = temp;
            }
        }
        }
    }

　　　/**
     * 查找出中轴（默认是最低位low）的在numbers数组排序后所在位置
     * 
     * @param numbers 带查找数组
     * @param low   开始位置
     * @param high  结束位置
     * @return  中轴所在位置
     */
    public static int getMiddle(int[] numbers, int low,int high)
    {
        int temp = numbers[low]; //数组的第一个作为中轴
        while(low < high)
        {
        while(low < high && numbers[high] > temp)
        {
            high--;
        }
        numbers[low] = numbers[high];//比中轴小的记录移到低端
        while(low < high && numbers[low] < temp)
        {
            low++;
        }
        numbers[high] = numbers[low] ; //比中轴大的记录移到高端
        }
        numbers[low] = temp ; //中轴记录到尾
        return low ; // 返回中轴的位置
    }

　　  /**
     * 
     * @param numbers 带排序数组
     * @param low  开始位置
     * @param high 结束位置
     */
    public static void quickSort(int[] numbers,int low,int high)
    {
        if(low < high)
        {
        　　int middle = getMiddle(numbers,low,high); //将numbers数组进行一分为二
        　　quickSort(numbers, low, middle-1);   //对低字段表进行递归排序
        　　quickSort(numbers, middle+1, high); //对高字段表进行递归排序
        }
    
    }

　　 /**
     * 快速排序
     * @param numbers 带排序数组
     */
    public static void quick(int[] numbers)
    {
        if(numbers.length > 0)   //查看数组是否为空
        {
        quickSort(numbers, 0, numbers.length-1);
        }
    }

　　public static void printArr(int[] numbers)
    {
        for(int i = 0 ; i < numbers.length ; i ++ )
        {
        System.out.print(numbers[i] + ",");
        }
        System.out.println("");
    }

　　public static void main(String[] args) 
    {
        int[] numbers = {10,20,15,0,6,7,2,1,-5,55};
        System.out.print("排序前：");
        printArr(numbers);
        
        bubbleSort(numbers);
        System.out.print("冒泡排序后：");
        printArr(numbers);
        
        
        quick(numbers);
        System.out.print("快速排序后：");
        printArr(numbers);
    }

排序前：10,20,15,0,6,7,2,1,-5,55,
冒泡排序后：-5,0,1,2,6,7,10,15,20,55,
快速排序后：-5,0,1,2,6,7,10,15,20,55,

　　 /**
     * 选择排序算法
     * 在未排序序列中找到最小元素，存放到排序序列的起始位置  
     * 再从剩余未排序元素中继续寻找最小元素，然后放到排序序列末尾。 
     * 以此类推，直到所有元素均排序完毕。 
     * @param numbers
     */
    public static void selectSort(int[] numbers)
    {
    int size = numbers.length; //数组长度
    int temp = 0 ; //中间变量
    
    for(int i = 0 ; i < size ; i++)
    {
        int k = i;   //待确定的位置
        //选择出应该在第i个位置的数
        for(int j = size -1 ; j > i ; j--)
        {
        if(numbers[j] < numbers[k])
        {
            k = j;
        }
        }
        //交换两个数
        temp = numbers[i];
        numbers[i] = numbers[k];
        numbers[k] = temp;
    }
    }

     /**  
     * 插入排序
     * 
     * 从第一个元素开始，该元素可以认为已经被排序
     * 取出下一个元素，在已经排序的元素序列中从后向前扫描 
     * 如果该元素（已排序）大于新元素，将该元素移到下一位置  
     * 重复步骤3，直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置  
     * 将新元素插入到该位置中  
     * 重复步骤2  
     * @param numbers  待排序数组
     */  
    public static void insertSort(int[] numbers)
    {
    int size = numbers.length;
    int temp = 0 ;
    int j =  0;
    
    for(int i = 0 ; i < size ; i++)
    {
        temp = numbers[i];
        //假如temp比前面的值小，则将前面的值后移
        for(j = i ; j > 0 && temp < numbers[j-1] ; j --)
        {
        numbers[j] = numbers[j-1];
        }
        numbers[j] = temp;
    }
    }

/**希尔排序的原理:根据需求，如果你想要结果从大到小排列，它会首先将数组进行分组，然后将较大值移到前面，较小值
 * 移到后面，最后将整个数组进行插入排序，这样比起一开始就用插入排序减少了数据交换和移动的次数，可以说希尔排序是加强
 * 版的插入排序
 * 拿数组5, 2, 8, 9, 1, 3，4来说，数组长度为7，当increment为3时，数组分为两个序列
 * 5，2，8和9，1，3，4，第一次排序，9和5比较，1和2比较，3和8比较，4和比其下标值小increment的数组值相比较
 * 此例子是按照从大到小排列，所以大的会排在前面，第一次排序后数组为9, 2, 8, 5, 1, 3，4
 * 第一次后increment的值变为3/2=1,此时对数组进行插入排序，
 *实现数组从大到小排
 */

    public static void shellSort(int[] data) 
    {
        int j = 0;
        int temp = 0;
        //每次将步长缩短为原来的一半
        for (int increment = data.length / 2; increment > 0; increment /= 2)
        {
        for (int i = increment; i < data.length; i++) 
        {
            temp = data[i];
            for (j = i; j >= increment; j -= increment) 
            {
            if(temp > data[j - increment])//如想从小到大排只需修改这里
            {   
                data[j] = data[j - increment];
            }
            else
            {
                break;
            }
            
            } 
            data[j] = temp;
        }
    
        }
    }

　　/**
     * 归并排序
     * 简介: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
     * 时间复杂度为O(nlogn)
     * 稳定排序方式
     * @param nums 待排序数组
     * @return 输出有序数组
     */
    public static int[] sort(int[] nums, int low, int high) {
        int mid = (low + high) / 2;
        if (low < high) {
            // 左边
            sort(nums, low, mid);
            // 右边
            sort(nums, mid + 1, high);
            // 左右归并
            merge(nums, low, mid, high);
        }
        return nums;
    }

    /**
     * 将数组中low到high位置的数进行排序
     * @param nums 待排序数组
     * @param low 待排的开始位置
     * @param mid 待排中间位置
     * @param high 待排结束位置
     */
    public static void merge(int[] nums, int low, int mid, int high) {
        int[] temp = new int[high - low + 1];
        int i = low;// 左指针
        int j = mid + 1;// 右指针
        int k = 0;

        // 把较小的数先移到新数组中
        while (i <= mid && j <= high) {
            if (nums[i] < nums[j]) {
                temp[k++] = nums[i++];
            } else {
                temp[k++] = nums[j++];
            }
        }

        // 把左边剩余的数移入数组
        while (i <= mid) {
            temp[k++] = nums[i++];
        }

        // 把右边边剩余的数移入数组
        while (j <= high) {
            temp[k++] = nums[j++];
        }

        // 把新数组中的数覆盖nums数组
        for (int k2 = 0; k2 < temp.length; k2++) {
            nums[k2 + low] = temp[k2];
        }
    }

public class HeapSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64};
        int arrayLength=a.length;  
        //循环建堆  
        for(int i=0;i<arrayLength-1;i++){  
            //建堆  
            buildMaxHeap(a,arrayLength-1-i);  
            //交换堆顶和最后一个元素  
            swap(a,0,arrayLength-1-i);  
            System.out.println(Arrays.toString(a));  
        }  
    }
    //对data数组从0到lastIndex建大顶堆
    public static void buildMaxHeap(int[] data, int lastIndex){
         //从lastIndex处节点（最后一个节点）的父节点开始 
        for(int i=(lastIndex-1)/2;i>=0;i--){
            //k保存正在判断的节点 
            int k=i;
            //如果当前k节点的子节点存在  
            while(k*2+1<=lastIndex){
                //k节点的左子节点的索引 
                int biggerIndex=2*k+1;
                //如果biggerIndex小于lastIndex，即biggerIndex+1代表的k节点的右子节点存在
                if(biggerIndex<lastIndex){  
                    //若果右子节点的值较大  
                    if(data[biggerIndex]<data[biggerIndex+1]){  
                        //biggerIndex总是记录较大子节点的索引  
                        biggerIndex++;  
                    }  
                }  
                //如果k节点的值小于其较大的子节点的值  
                if(data[k]<data[biggerIndex]){  
                    //交换他们  
                    swap(data,k,biggerIndex);  
                    //将biggerIndex赋予k，开始while循环的下一次循环，重新保证k节点的值大于其左右子节点的值  
                    k=biggerIndex;  
                }else{  
                    break;  
                }  
            }
        }
    }
    //交换
    private static void swap(int[] data, int i, int j) {  
        int tmp=data[i];  
        data[i]=data[j];  
        data[j]=tmp;  
    } 
}