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排序算法

时间:2021-04-03 23:19:13      阅读:52      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

一:排序的分类

排序主要分为内部排序和外部排序两大类:其中内部排序将所有的数据都加载到内存中;外部排序由于数据量过大,需要借助外部存储进行排序。主要学习内排序的八种排序算法。

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 二:各排序算法的稳定性与时间复杂度

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三:插入排序

(1)直接插入排序

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 1 import java.lang.reflect.Array;
 2 import java.util.Arrays;
 3 
 4 public class Solution {
 5     public static void main(String[] args) {
 6         InsertSort(new int[] { 9 ,20 , 10, 13 , 12});
 7     }
 8     public static void InsertSort(int [] arr){
 9         int value;//待插入元素
10         int index;//初始值为待插入元素前一个元素的索引
11 
12         for(int i= 1 ; i< arr.length;i++){
13             //i从第二个元素开始,默认第一个元素是有序的
14             //循环条件是小于数组长度,因为也要将最后一个元素插入到前面的序列
15             value = arr[i];
16             index = i - 1;//初始为前一个元素
17             while(index >=0 && value < arr[index]){
18                 //需要保证index合法
19                 //每当前面的元素比待插入元素大,就向后移动
20                 arr[index + 1] = arr[index];
21                 //不用怕覆盖,因为value保存着待插入的值
22                 index--;
23             }
24             //当退出循环,表明已经找到了待插入位置,即index + 1
25             arr[index + 1] = value;
26         }
27 
28         System.out.println(Arrays.toString(arr));
29     }
30 }

简单插入排序存在的问题:当需要插入的数是较小的数时,后移的次数明显增多,对效率有影响。

(2)希尔排序

希尔排序时简单插入排序经过改进之后的一个更高效的版本,也称为缩小增量排序。

基本思想:

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 1 /**
 2  * 希尔排序演示
 3  */
 4 public class ShellSort {
 5     public static void main(String[] args) {
 6         int[] arr = {5, 1, 7, 3, 1, 6, 9, 4};
 7         shellSort(arr);
 8 
 9         for (int i : arr) {
10             System.out.print(i + "\t");
11         }
12     }
13 
14     private static void shellSort(int[] arr) {
15         //step:步长
16         for (int step = arr.length / 2; step > 0; step /= 2) {
17             //从第step个元素开始,逐个对当前元素所在的组进行插入排序。
18             for (int i = step; i < arr.length; i++) {
19                 int value = arr[i];
20                 int j=i;
21            //找插入位置,并将当前组中比当前元素大的值后移
22            while(j-step>=0 && arr[j]<arr[j-step]){
23               arr[j]=arr[j-step];
24               j -= step;
25            }
26                //找到插入位置
27            arr[j] = value;
28             }
29         }
30     }
31 }

四:选择排序:

(1)简单选择排序(每次选择最小的值放在组头,缩小组的范围)( O(n2)

基本思想:给定数组:int[] arr={里面n个数据};第1趟排序,在待排序数据arr[1]~arr[n]中选出最小的数据,将它与arrr[1]交换;第2趟,在待排序数据arr[2]~arr[n]中选出最小的数据,将它与r[2]交换;以此类推,第i趟在待排序数据arr[i]~arr[n]中选出最小的数据,将它与r[i]交换,直到全部排序完成。

(2)堆排序

基本思想:

  1. 构建初始堆,将待排序列构成一个大顶堆(或者小顶堆),升序大顶堆,降序小顶堆;
  2. 将堆顶元素与堆尾元素交换,并断开(从待排序列中移除)堆尾元素。
  3. 重新构建堆。
  4. 重复2~3,直到待排序列中只剩下一个元素(堆顶元素)。
/**
 * 堆排序演示
 *
 */
public class HeapSort {
    public static void main(String[] args) {
//        int[] arr = {5, 1, 7, 3, 1, 6, 9, 4};
        int[] arr = {16, 7, 3, 20, 17, 8};

        heapSort(arr);

        for (int i : arr) {
            System.out.print(i + " ");
        }
    }


    /**
     * 创建堆,
     * @param arr 待排序列
     */
    private static void heapSort(int[] arr) {
        //创建堆
        for (int i = (arr.length - 1) / 2; i >= 0; i--) {
            //从第一个非叶子结点从下至上,从右至左调整结构
            adjustHeap(arr, i, arr.length);
        }

        //调整堆结构+交换堆顶元素与末尾元素
        for (int i = arr.length - 1; i > 0; i--) {
            //将堆顶元素与末尾元素进行交换
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[0];
            arr[0] = temp;

            //重新对堆进行调整
            adjustHeap(arr, 0, i);
        }
    }

    /**
     * 调整堆
     * @param arr 待排序列
     * @param parent 父节点
     * @param length 待排序列尾元素索引
     */
    private static void adjustHeap(int[] arr, int parent, int length) {
        //将temp作为父节点
        int temp = arr[parent];
        //左孩子
        int lChild = 2 * parent + 1;

        while (lChild < length) {
            //右孩子
            int rChild = lChild + 1;
            // 如果有右孩子结点,并且右孩子结点的值大于左孩子结点,则选取右孩子结点
            if (rChild < length && arr[lChild] < arr[rChild]) {
                lChild++;
            }

            // 如果父结点的值已经大于孩子结点的值,则直接结束
            if (temp >= arr[lChild]) {
                break;
            }

            // 把孩子结点的值赋给父结点
            arr[parent] = arr[lChild];

            //选取孩子结点的左孩子结点,继续向下筛选
            parent = lChild;
            lChild = 2 * lChild + 1;
        }
        arr[parent] = temp;
    }
}

五:交换排序

(1)冒泡排序

基本思想:

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优化:(如果在某次排序中没有发生一次交换,就可以提前结束冒泡排序)

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 (2)快速排序

基本思想:

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 1 public class Solution {
 2     public void sortArray(int[] A) {
 3         if (A == null) return;
 4         helper(A, 0, A.length - 1);
 5     }
 6     
 7     private void helper(int[] A, int left, int right) {
 8         if (left >= right) {
 9             return;
10         }
11         int pivot = A[left + (right - left) / 2];
12         int i = left, j = right;
13         while (i <= j) {
14             while (i <= j && A[i] < pivot) {
15                 i++;
16             }
17             while (i <= j && A[j] > pivot) {
18                 j--;
19             }
20             if (i <= j) {
21                 int tmp = A[i];
22                 A[i] = A[j];
23                 A[j] = tmp;
24                 i++;
25                 j--;
26             }
27         }
28         helper(A, left, j);
29         helper(A, i, right);
30     }
31 }

 

排序算法

原文:https://www.cnblogs.com/Melo-ccyfy/p/14614416.html

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