排序算法

前言

总结排序算法
public class Sort {

    /**
     * 插入排序
     * 
     * 1. 将第一个数和第二个数排序，然后构成一个有序序列
     * 2. 将第三个数插入进去，构成一个新的有序序列。
     * 3. 对第四个数、第五个数……直到最后一个数，重复第二步。
     * 
     * @param a 要排序数组
     */
    public void insertSort(int[] a) {
        // 数组长度，将这个提取出来是为了提高速度。
        int length = a.length;
        int insertNum;// 要插入的数
        // 插入的次数
        for (int i = 1; i < length; i++) {
            // 要插入的数
            insertNum = a[i];
            // 已经排序好的序列元素个数
            int j = i - 1;
            // 序列从后到前循环，将大于insertNum的数向后移动一格
            while (j >= 0 && a[j] > insertNum) {
                // 元素移动一格
                a[j + 1] = a[j];
                j--;
            }
            // 将需要插入的数放在要插入的位置。
            a[j + 1] = insertNum;
        }
    }

    /**
     * 希尔排序
     *
     * 1. 将数的个数设为n，取奇数k=n/2，将下标差值为k的数分为一组，构成有序序列。
     * 2. 再取k=k/2 ，将下标差值为k的数分为一组，构成有序序列。
     * 3. 重复第二步，直到k=1执行简单插入排序。
     * 
     * @param a 要排序数组
     */
    public void sheelSort(int[] a) {
        int d = a.length;
        while (d != 0) {
            d = d / 2;
            // 分的组数
            for (int x = 0; x < d; x++) {
                // 组中的元素，从第二个数开始
                for (int i = x + d; i < a.length; i += d) {
                    // j为有序序列最后一位的位数
                    int j = i - d;
                    // 要插入的元素
                    int temp = a[i];
                    // 从后往前遍历。
                    for (; j >= 0 && temp < a[j]; j -= d) {
                        // 向后移动d位
                        a[j + d] = a[j];
                    }
                    a[j + d] = temp;
                }
            }
        }
    }

    /**
     * 简单选择排序
     *
     * 1. 遍历整个序列，将最小的数放在最前面。
     * 2. 遍历剩下的序列，将最小的数放在最前面。
     * 3. 重复第二步，直到只剩下一个数。
     * 
     * @param a 要排序数组
     */
    public void selectSort(int[] a) {
        int length = a.length;
        // 循环次数
        for (int i = 0; i < length; i++) {
            int key = a[i];
            int position = i;
            // 选出最小的值和位置
            for (int j = i + 1; j < length; j++) {
                if (a[j] < key) {
                    key = a[j];
                    position = j;
                }
            }
            // 交换位置
            a[position] = a[i];
            a[i] = key;
        }
    }

    /**
     * 堆排序
     *
     * 1. 将序列构建成大顶堆。
     * 2. 将根节点与最后一个节点交换，然后断开最后一个节点。
     * 3. 重复第一、二步，直到所有节点断开。
     *
     * @param a 要排序数组
     */
    public void heapSort(int[] a) {
        System.out.println("开始排序");
        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);
        }
    }

    /**
     * 冒泡排序
     *
     * 1. 将序列中所有元素两两比较，将最大的放在最后面。
     * 2. 将剩余序列中所有元素两两比较，将最大的放在最后面。
     * 3. 重复第二步，直到只剩下一个数。
     * 
     * @param a 要排序数组
     */
    public void bubbleSort(int[] a) {
        int length = a.length;
        for (int i = 0; i < length; i++) {
            for (int j = 0; j < length - i - 1; j++) {
                if (a[j] > a[j + 1]) {
                    swap(a, j, j + 1);
                }
            }
        }
    }

    /**
     * 快速排序
     *
     * 1. 选择第一个数为p，小于p的数放在左边，大于p的数放在右边。
     * 2. 递归的将p左边和右边的数都按照第一步进行，直到不能递归。
     * 
     * @param numbers 要排序数组
     * @param start 起始位置
     * @param end 结束为止
     */
    public static void quickSort(int[] numbers, int start, int end) {
        if (start < end) {
            // 选定的基准值（第一个数值作为基准值）
            int base = numbers[start];
            // 记录临时中间值
            int temp;
            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);
            }
        }
    }

    /**
     * 归并排序
     *
     * 1. 选择相邻两个数组成一个有序序列。
     * 2. 选择相邻的两个有序序列组成一个有序序列。
     * 3. 重复第二步，直到全部组成一个有序序列。
     * 
     * @param numbers
     * @param left
     * @param right
     */
    public static void mergeSort(int[] numbers, int left, int right) {
        // 每组元素个数
        int t = 1;
        int size = right - left + 1;
        while (t < size) {
            // 本次循环每组元素个数
            int s = t;
            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];
        }
    }

    /**
     * 基数排序
     * 
     * @param array
     */
    public void sort(int[] array) {
        // 首先确定排序的趟数;
        int max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if (array[i] > max) {
                max = array[i];
            }
        }
        int time = 0;
        // 判断位数;
        while (max > 0) {
            max /= 10;
            time++;
        }
        // 建立10个队列;
        List<ArrayList> queue = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            ArrayList<Integer> queue1 = new ArrayList<>();
            queue.add(queue1);
        }
        // 进行time次分配和收集;
        for (int i = 0; i < time; i++) {
            // 分配数组元素;
            for (int item : array) {
                // 得到数字的第time+1位数;
                int x = item % (int)Math.pow(10, i + 1) / (int)Math.pow(10, i);
                ArrayList queue2 = queue.get(x);
                queue2.add(item);
                queue.set(x, queue2);
            }
            // 元素计数器;
            int count = 0;
            // 收集队列元素;
            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++;
                }
            }
        }
    }

/**
     * 交换元素
     * 
     * @param data
     * @param i
     * @param j
     */
private void swap(int[] data, int i, int j) {
int tmp = data[i];
        data[i] = data[j];
        data[j] = tmp;
    }

/**
     * 对data数组从0到lastIndex建大顶堆
     * 
     * @param data
     * @param lastIndex
     */
private 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;
                }
            }
        }
    }
}
posted @ 2019-07-31 16:00 qxwang 阅读(30) 评论(0) 收藏举报
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