Java有哪些排序算法
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冒泡排序介绍
冒泡排序(Bubble Sort),又被称为气泡排序或泡沫排序。
它是一种较简单的排序算法。它会遍历若干次要排序的数列,每次遍历时,它都会从前往后依次的比较相邻两个数的大小;如果前者比后者大,则交换它们的位置。这样,一次遍历之后,最大的元素就在数列的末尾! 采用相同的方法再次遍历时,第二大的元素就被排列在最大元素之前。重复此操作,直到整个数列都有序为止!
冒泡排序图文说明
/* * a -- 待排序的数组 * n -- 数组的长度 */ public static void bubbleSort(int[] a, int n) { int i,j; for (i=n-1; i>0; i--) { // 将a[0...i]中最大的数据放在末尾 for (j=0; j a[j+1]) { // 交换a[j]和a[j+1] int tmp = a[j]; a[j] = a[j+1]; a[j+1] = tmp; } } } }
运行:
int[] a = {20,40,30,10,60,50,70}; String aa = "冒泡排序"; bubbleSort(a,a.length); System.out.print(aa); for (int d : a) { System.out.print(d+",");}
快速排序介绍
快速排序(Quick Sort)使用分治法策略。
它的基本思想是:选择一个基准数,通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分;其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小。然后,再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序,整个排序过程可以递归进行,以此达到整个数据变成有序序列。
快速排序流程:
从数列中挑出一个基准值。 将所有比基准值小的摆放在基准前面,所有比基准值大的摆在基准的后面(相同的数可以到任一边);在这个分区退出之后,该基准就处于数列的中间位置。 递归地把"基准值前面的子数列"和"基准值后面的子数列"进行排序。 图文介绍
代码实现:
/** * * 参数说明: * a -- 待排序的数组 * l -- 数组的左边界(例如,从起始位置开始排序,则l=0) * r -- 数组的右边界(例如,排序截至到数组末尾,则r=a.length-1) */ public static void quickSort(int[] a, int l, int r) { if (l < r) { int i,j,x; i = l; j = r; x = a[i]; while (i < j) { while(i < j && a[j] > x) j--; // 从右向左找第一个小于x的数 if(i < j) a[i++] = a[j]; while(i < j && a[i] < x) i++; // 从左向右找第一个大于x的数 if(i < j) a[j--] = a[i]; } a[i] = x; quickSort(a, l, i-1); /* 递归调用 */ quickSort(a, i+1, r); /* 递归调用 */ } }
运行:
String aa = "快速排序"; quickSort(a,0,a.length-1); System.out.print(aa); for (int d : a) { System.out.print(d+","); }
直接插入排序介绍
直接插入排序(Straight Insertion Sort)的基本思想是:把n个待排序的元素看成为一个有序表和一个无序表。开始时有序表中只包含1个元素,无序表中包含有n-1个元素,排序过程中每次从无序表中取出第一个元素,将它插入到有序表中的适当位置,使之成为新的有序表,重复n-1次可完成排序过程。
直接插入排序图文说明
代码实现:
/** * @param * a -- 待排序的数组 * n -- 数组的长度 */ public static void insertSort(int[] a, int n) { int i, j, k; for (i = 1; i < n; i++) { //为a[i]在前面的a[0...i-1]有序区间中找一个合适的位置 for (j = i - 1; j >= 0; j--) if (a[j] < a[i]) break; //如找到了一个合适的位置 if (j != i - 1) { //将比a[i]大的数据向后移 int temp = a[i]; for (k = i - 1; k > j; k--) a[k + 1] = a[k]; //将a[i]放到正确位置上 a[k + 1] = temp; } } }
运行和冒泡一样。。。。。
希尔排序:
希尔(Shell)排序又称为缩小增量排序,它是一种插入排序。它是直接插入排序算法的一种威力加强版。该方法因DL.Shell于1959年提出而得名。
希尔排序的基本思想是:
把记录按步长 gap 分组,对每组记录采用直接插入排序方法进行排序。
随着步长逐渐减小,所分成的组包含的记录越来越多,当步长的值减小到 1 时,整个数据合成为一组,构成一组有序记录,则完成排序。
我们来通过演示图,更深入的理解一下这个过程。
在上面这幅图中:
初始时,有一个大小为 10 的无序序列。
在第一趟排序中,我们不妨设 gap1 = N / 2 = 5,即相隔距离为 5 的元素组成一组,可以分为 5 组。接下来,按照直接插入排序的方法对每个组进行排序。
在第二趟排序中,我们把上次的 gap 缩小一半,即 gap2 = gap1 / 2 = 2 (取整数)。这样每相隔距离为 2 的元素组成一组,可以分为 2 组。按照直接插入排序的方法对每个组进行排序。
在第三趟排序中,再次把 gap 缩小一半,即gap3 = gap2 / 2 = 1。 这样相隔距离为 1 的元素组成一组,即只有一组。按照直接插入排序的方法对每个组进行排序。此时,排序已经结束。
需要注意一下的是,图中有两个相等数值的元素 5 和 5 。我们可以清楚的看到,在排序过程中,两个元素位置交换了。
所以,希尔排序是不稳定的算法。
代码实现:
/** * 希尔排序 * @param list */ public static void shellSort(int[] a) { int gap = a.length / 2; while (1 <= gap) { // 把距离为 gap 的元素编为一个组,扫描所有组 for (int i = gap; i < a.length; i++) { int j = 0; int temp = a[i]; // 对距离为 gap 的元素组进行排序 for (j = i - gap; j >= 0 && temp < a[j]; j = j - gap) { a[j + gap] = a[j]; } a[j + gap] = temp; } System.out.format("gap = %d:\t", gap); printAll(a); gap = gap / 2; // 减小增量 } } // 打印完整序列 public static void printAll(int[] a) { for (int value : a) { System.out.print(value + "\t"); } System.out.println(); }
运行参考冒泡、、、、、
拓扑排序介绍
拓扑排序(Topological Order)是指,将一个有向无环图(Directed Acyclic Graph简称DAG)进行排序进而得到一个有序的线性序列。
这样说,可能理解起来比较抽象。下面通过简单的例子进行说明!
例如,一个项目包括A、B、C、D四个子部分来完成,并且A依赖于B和D,C依赖于D。现在要制定一个计划,写出A、B、C、D的执行顺序。这时,就可以利用到拓扑排序,它就是用来确定事物发生的顺序的。
在拓扑排序中,如果存在一条从顶点A到顶点B的路径,那么在排序结果中B出现在A的后面。
拓扑排序的算法图解
拓扑排序算法的基本步骤:
1. 构造一个队列Q(queue) 和 拓扑排序的结果队列T(topological);
2. 把所有没有依赖顶点的节点放入Q;
3. 当Q还有顶点的时候,执行下面步骤:
3.1 从Q中取出一个顶点n(将n从Q中删掉),并放入T(将n加入到结果集中);
3.2 对n每一个邻接点m(n是起点,m是终点);
3.2.1 去掉边
3.2.2 如果m没有依赖顶点,则把m放入Q;
注:顶点A没有依赖顶点,是指不存在以A为终点的边。
以上图为例,来对拓扑排序进行演示。
第1步:将B和C加入到排序结果中。
顶点B和顶点C都是没有依赖顶点,因此将C和C加入到结果集T中。假设ABCDEFG按顺序存储,因此先访问B,再访问C。访问B之后,去掉边和,并将A和D加入到队列Q中。同样的,去掉边
将B加入到排序结果中,然后去掉边和;此时,由于A和D没有依赖顶点,因此并将A和D加入到队列Q中。
将C加入到排序结果中,然后去掉边
第2步:将A,D依次加入到排序结果中。
第1步访问之后,A,D都是没有依赖顶点的,根据存储顺序,先访问A,然后访问D。访问之后,删除顶点A和顶点D的出边。
第3步:将E,F,G依次加入到排序结果中。
因此访问顺序是:B -> C -> A -> D -> E -> F -> G
拓扑排序的代码说明
拓扑排序是对有向无向图的排序。下面以邻接表实现的有向图来对拓扑排序进行说明。
1. 基本定义
public class ListDG { // 邻接表中表对应的链表的顶点 private class ENode { int ivex; // 该边所指向的顶点的位置 ENode nextEdge; // 指向下一条弧的指针 } // 邻接表中表的顶点 private class VNode { char data; // 顶点信息 ENode firstEdge; // 指向第一条依附该顶点的弧 }; private VNode[] mVexs; // 顶点数组 ...}
ListDG是邻接表对应的结构体。 mVexs则是保存顶点信息的一维数组。 VNode是邻接表顶点对应的结构体。 data是顶点所包含的数据,而firstEdge是该顶点所包含链表的表头指针。 ENode是邻接表顶点所包含的链表的节点对应的结构体。 ivex是该节点所对应的顶点在vexs中的索引,而nextEdge是指向下一个节点的。
2. 拓扑排序
/** 拓扑排序** 返回值:* -1 -- 失败(由于内存不足等原因导致)* 0 -- 成功排序,并输入结果* 1 -- 失败(该有向图是有环的)*/public int topologicalSort() { int index = 0; int num = mVexs.size(); int[] ins; // 入度数组 char[] tops; // 拓扑排序结果数组,记录每个节点的排序后的序号。 Queue
说明:
queue的作用就是用来存储没有依赖顶点的顶点。它与前面所说的Q相对应。 tops的作用就是用来存储排序结果。它与前面所说的T相对应。
归并排序
基本思想
归并排序(MERGE-SORT)是利用归并的思想实现的排序方法,该算法采用经典的分治(pide-and-conquer)策略(分治法将问题分(pide)成一些小的问题然后递归求解,而治(conquer)的阶段则将分的阶段得到的各答案"修补"在一起,即分而治之)。
分而治之
可以看到这种结构很像一棵完全二叉树,本文的归并排序我们采用递归去实现(也可采用迭代的方式去实现)。分阶段可以理解为就是递归拆分子序列的过程,递归深度为log2n。
合并相邻有序子序列
再来看看治阶段,我们需要将两个已经有序的子序列合并成一个有序序列,比如上图中的最后一次合并,要将[4,5,7,8]和[1,2,3,6]两个已经有序的子序列,合并为最终序列[1,2,3,4,5,6,7,8],来看下实现步骤。
代码实现
package sortdemo; import java.util.Arrays; /*** Created by chengxiao on 2016/12/8.*/public class MergeSort { public static void main(String []args){ int []arr = {9,8,7,6,5,4,3,2,1}; sort(arr); System.out.println(Arrays.toString(arr)); } public static void sort(int []arr){ int []temp = new int[arr.length]; //在排序前,先建好一个长度等于原数组长度的临时数组, //避免递归中频繁开辟空间 sort(arr,0,arr.length-1,temp); } private static void sort(int[] arr,int left,int right,int []temp){ if(left 到此,关于“Java有哪些排序算法”的学习就结束了,希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习,快去试试吧!若想继续学习更多相关知识,请继续关注创新互联网站,小编会继续努力为大家带来更多实用的文章!
本文标题:Java有哪些排序算法
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