数据结构与算法系列之常用算法：排序算法

〇、前言

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一、排序算法

上图框出的是比较常用的排序算法，归排、快排、堆排怎么选？

1. 没有特殊要求，快排优先：常数项比堆排小，空间复杂度比归排小
2. 若要求稳定，则选归排
3. 若要求空间复杂度，则选堆排

01、冒泡排序

02、选择排序

03、插入排序

04、希尔排序

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05、快速排序

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06、归并排序

07、堆排序

08、桶排序

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09、计数排序（广义来说属于桶排序）

10、基数排序（广义来说属于桶排序）

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二、Java排序

JDK 的排序算法是综合了插入排序、快速排序、归并排序各自的优势得出的综合性排序算法：

1. 样本小的时候，用插入排序，是充分利用其常数项系数小的优势
2. 样本大的时候，使用快速排序和归并排序是充分利用其调度优势
   a. 对于基本类型的数组，使用快速排序，是因为基本类型的数组不用考虑排序算法的稳定性
   b. 对于引用类型的数组或集合，使用归并排序，是因为引用类型的数组或集合需要考虑排序算法的稳定性

1、DualPivotQuicksort.sort

根据数组的元素个数、nearly sorted和元素类型等来选择具体排序算法。例如对整数排序：

if (元素个数 < 47) {
    插入排序
    return;
} 
if (元素个数 < 286) {
    双轴快排
    return;
} 
// 判断数组是否是nearly sorted：统计数组中有序段的个数（包括正序和逆序），
// 如果有序段的个数 < 67，那么说明数组是nearly sorted，使用归并排序，归并所有有序段；
// 否则，说明数组不是nearly sorted，使用双轴快排
if (nearly sorted) {
    归并排序
} else {
    双轴快排
}

2、Arrays.legacyMergeSort

一个遗留个归并排序算法，未来的版本中将会淘汰，这里不予探究。

3、Timsort.sort | ComparableTimSort.sort

二分插入，一种优化的插入排序：标准插入排序是循环遍历查找元素的插入位置，而二分插入则是通过二分查找来找到元素的插入位置。

Timsort简单来说就是，分段 -> 利用插入排序（通过头部有序序列和二分插入优化）使其有序 -> 将有序段归并 -> 完成排序

4、为何Java不使用堆做纯排序

1. 从cpu缓存的角度，堆是跳跃操作数组的，无法利用cpu缓存预读；
2. 从nearly sorted角度，如果一个数组很多部分都是有序的，使用堆排序，会将其先打散，反而效率不如快速排序和归并排序；
3. 堆是用数组实现的，要求内存连续，数据量大的时候不合适；

三、总结

JDK提供的排序算法很好，根据自己特定场景选择用JDK的还是自己实现。