Java常用的八種排序演算法與程式碼實現
阿新 • • 發佈:2020-08-24
1.直接插入排序
經常碰到這樣一類排序問題:把新的資料插入到已經排好的資料列中。
將第一個數和第二個數排序,然後構成一個有序序列
將第三個數插入進去,構成一個新的有序序列。
對第四個數、第五個數……直到最後一個數,重複第二步。
如何寫寫成程式碼: 首先設定插入次數,即迴圈次數,for(int i=1;i<length;i++),1個數的那次不用插入。 設定插入數和得到已經排好序列的最後一個數的位數。insertNum和j=i-1。 從最後一個數開始向前迴圈,如果插入數小於當前數,就將當前數向後移動一位。 將當前數放置到空著的位置,即j+1。 程式碼實現如下:public void insertSort(int[] a){ int length=a.length;//陣列長度,將這個提取出來是為了提高速度。 int insertNum;//要插入的數 for(int i=1;i<length;i++){//插入的次數 insertNum=a[i];//要插入的數 int j=i-1;//已經排序好的序列元素個數 while(j>=0&&a[j]>insertNum){//序列從後到前迴圈,將大於insertNum的數向後移動一格a[j+1]=a[j];//元素移動一格 j--; } a[j+1]=insertNum;//將需要插入的數放在要插入的位置。 } } 2.希爾排序 對於直接插入排序問題,資料量巨大時。 將數的個數設為n,取奇數k=n/2,將下標差值為k的書分為一組,構成有序序列。 再取k=k/2 ,將下標差值為k的書分為一組,構成有序序列。 重複第二步,直到k=1執行簡單插入排序。
如何寫成程式碼: 首先確定分的組數。 然後對組中元素進行插入排序。 然後將length/2,重複1,2步,直到length=0為止。 程式碼實現如下: public void sheelSort(int[] a){ int d = a.length; while (d!=0) { d=d/2; for (int x = 0; x < d; x++) {//分的組數 for (int i = x + d; i < a.length; i += d) {//組中的元素,從第二個數開始 int j = i - d;//j為有序序列最後一位的位數 int temp = a[i];//要插入的元素 for (; j >= 0 && temp < a[j]; j -= d) {//從後往前遍歷。 a[j + d] = a[j];//向後移動d位 } a[j + d] = temp; } } } } 3.簡單選擇排序 常用於取序列中最大最小的幾個數時。 (如果每次比較都交換,那麼就是交換排序;如果每次比較完一個迴圈再交換,就是簡單選擇排序。) 遍歷整個序列,將最小的數放在最前面。 遍歷剩下的序列,將最小的數放在最前面。 重複第二步,直到只剩下一個數。
如何寫成程式碼: 首先確定迴圈次數,並且記住當前數字和當前位置。 將當前位置後面所有的數與當前數字進行對比,小數賦值給key,並記住小數的位置。 比對完成後,將最小的值與第一個數的值交換。 重複2、3步。 程式碼實現如下: public void selectSort(int[] a) { int length = a.length; for (int i = 0; i < length; i++) {//迴圈次數 int key = a[i]; int position=i; for (int j = i + 1; j < length; j++) {//選出最小的值和位置 if (a[j] < key) { key = a[j]; position = j; } } a[position]=a[i];//交換位置 a[i]=key; } } 4.堆排序 對簡單選擇排序的優化。 將序列構建成大頂堆。 將根節點與最後一個節點交換,然後斷開最後一個節點。 重複第一、二步,直到所有節點斷開。
程式碼實現如下: public void heapSort(int[] a){ System.out.println("開始排序"); int arrayLength=a.length; //迴圈建堆 for(int i=0;i<arrayLength-1;i++){ //建堆 buildMaxHeap(a,arrayLength-1-i); //交換堆頂和最後一個元素 swap(a,0,arrayLength-1-i); System.out.println(Arrays.toString(a)); } } private void swap(int[] data, int i, int j) { // TODO Auto-generated method stub int tmp=data[i]; data[i]=data[j]; data[j]=tmp; } //對data陣列從0到lastIndex建大頂堆 private void buildMaxHeap(int[] data, int lastIndex) { // TODO Auto-generated method stub //從lastIndex處節點(最後一個節點)的父節點開始 for(int i=(lastIndex-1)/2;i>=0;i--){ //k儲存正在判斷的節點 int k=i; //如果當前k節點的子節點存在 while(k*2+1<=lastIndex){ //k節點的左子節點的索引 int biggerIndex=2*k+1; //如果biggerIndex小於lastIndex,即biggerIndex+1代表的k節點的右子節點存在 if(biggerIndex<lastIndex){ //若果右子節點的值較大 if(data[biggerIndex]<data[biggerIndex+1]){ //biggerIndex總是記錄較大子節點的索引 biggerIndex++; } } //如果k節點的值小於其較大的子節點的值 if(data[k]<data[biggerIndex]){ //交換他們 swap(data,k,biggerIndex); //將biggerIndex賦予k,開始while迴圈的下一次迴圈,重新保證k節點的值大於其左右子節點的值 k=biggerIndex; }else{ break; } } } } 5.氣泡排序 一般不用。 將序列中所有元素兩兩比較,將最大的放在最後面。 將剩餘序列中所有元素兩兩比較,將最大的放在最後面。 重複第二步,直到只剩下一個數。
如何寫成程式碼: 設定迴圈次數。 設定開始比較的位數,和結束的位數。 兩兩比較,將最小的放到前面去。 重複2、3步,直到迴圈次數完畢。 程式碼實現如下: public void bubbleSort(int[] a){ int length=a.length; int temp; for(int i=0;i<a.length;i++){ for(int j=0;j<a.length-i-1;j++){ if(a[j]>a[j+1]){ temp=a[j]; a[j]=a[j+1]; a[j+1]=temp; } } } } 6.快速排序 要求時間最快時。 選擇第一個數為p,小於p的數放在左邊,大於p的數放在右邊。 遞迴的將p左邊和右邊的數都按照第一步進行,直到不能遞迴。
程式碼實現如下: public static void quickSort(int[] numbers, int start, int end) { if (start < end) { int base = numbers[start]; // 選定的基準值(第一個數值作為基準值) int temp; // 記錄臨時中間值 int i = start, j = end; do { while ((numbers[i] < base) && (i < end)) i++; while ((numbers[j] > base) && (j > start)) j--; if (i <= j) { temp = numbers[i]; numbers[i] = numbers[j]; numbers[j] = temp; i++; j--; } } while (i <= j); if (start < j) quickSort(numbers, start, j); if (end > i) quickSort(numbers, i, end); } } 7.歸併排序 速度僅次於快排,記憶體少的時候使用,可以進行平行計算的時候使用。 選擇相鄰兩個陣列成一個有序序列。 選擇相鄰的兩個有序序列組成一個有序序列。 重複第二步,直到全部組成一個有序序列。
程式碼實現如下: public static void mergeSort(int[] numbers, int left, int right) { int t = 1;// 每組元素個數 int size = right - left + 1; while (t < size) { int s = t;// 本次迴圈每組元素個數 t = 2 * s; int i = left; while (i + (t - 1) < size) { merge(numbers, i, i + (s - 1), i + (t - 1)); i += t; } if (i + (s - 1) < right) merge(numbers, i, i + (s - 1), right); } } private static void merge(int[] data, int p, int q, int r) { int[] B = new int[data.length]; int s = p; int t = q + 1; int k = p; while (s <= q && t <= r) { if (data[s] <= data[t]) { B[k] = data[s]; s++; } else { B[k] = data[t]; t++; } k++; } if (s == q + 1) B[k++] = data[t++]; else B[k++] = data[s++]; for (int i = p; i <= r; i++) data[i] = B[i]; } 8.基數排序 用於大量數,很長的數進行排序時。 將所有的數的個位數取出,按照個位數進行排序,構成一個序列。 將新構成的所有的數的十位數取出,按照十位數進行排序,構成一個序列。
程式碼實現如下: public void sort(int[] array) { //首先確定排序的趟數; int max = array[0]; for (int i = 1; i < array.length; i++) { if (array[i] > max) { max = array[i]; } } int time = 0; //判斷位數; while (max > 0) { max /= 10; time++; } //建立10個佇列; List<ArrayList> queue = new ArrayList<ArrayList>(); for (int i = 0; i < 10; i++) { ArrayList<Integer> queue1 = new ArrayList<Integer>(); queue.add(queue1); } //進行time次分配和收集; for (int i = 0; i < time; i++) { //分配陣列元素; for (int j = 0; j < array.length; j++) { //得到數字的第time+1位數; int x = array[j] % (int) Math.pow(10, i + 1) / (int) Math.pow(10, i); ArrayList<Integer> queue2 = queue.get(x); queue2.add(array[j]); queue.set(x, queue2); } int count = 0;//元素計數器; //收集佇列元素; for (int k = 0; k < 10; k++) { while (queue.get(k).size() > 0) { ArrayList<Integer> queue3 = queue.get(k); array[count] = queue3.get(0); queue3.remove(0); count++; } } } }