程序员没有理由不知道的8大排序

       排序有内部排序和外部排序，内部排序只使用内存，外部排序内存与外存结合使用。其中，内部排序又分为5大类，分别是：插入排序（直接插入排序、希尔排序），选择排序（简单选择排序、堆排序），交换排序（冒泡排序、快速排序），归并排序和基数排序（又叫分配排序）。归并排序是所需辅助空间最多的排序，堆排序是所需辅助空间最少的排序，快速排序是平均速度最快的排序。

1.直接插入排序

       基本思想：在排好序的n（n>=1）个数中，要把第n+1个数排到前面的n个数中，使之成为n+1个有序的数。如此反复循环，直到全部排好序。

代码实现：

package com.xzw.xzw; import java.util.Arrays; /** * 直接插入排序 * @author 象在舞 * */ public class InsertSort { //待排序的数 private static final int[] NUMBERS = {59, 48, 75, 107, 86, 23, 37, 88, 44, 22, 54, 5, 14, 52, 79, 98, 54, 15}; //直接插入排序方法 public static void insertSort(int[] array) { for (int i = 1; i < array.length; i++) { int temp = array[i]; int j = i - 1; for (; j >= 0 && array[j] > temp; j--) { array[j + 1] = array[j]; } array[j + 1] = temp; } System.out.println("排序结果为：" + Arrays.toString(array)); } public static void main(String[] args) { insertSort(NUMBERS); } }

 2.希尔排序

       希尔排序是非稳定的排序算法，效率高，也称递减增量排序算法。

       基本思想：取一个正整数n1<n，把所有相隔n1的待排序数放到一组，每个组内进行直接插入排序；然后取n2<n1，重复上述分组和排序操作，直到ni=1，即所有的待排序数放到一个组中进行排序。

代码实现：

package com.xzw.xzw; import java.util.Arrays; /** * 希尔排序 * @author 象在舞 * */ public class ShellSort { //待排序的数 private static final int[] NUMBERS = {59, 48, 75, 107, 86, 23, 37, 88, 44, 22, 54, 5, 14, 52, 79, 98, 54, 15}; //希尔排序方法 public static void shellSort(int[] array) { int i, j, temp, index = 1, length = array.length; while (index < length / 3) { index = index * 3 + 1; } for (; index > 0; index /= 3) { for (i = index; i < length; i++) { temp = array[i]; for (j = i - index; j >= 0 && array[j] > temp; j -= index) { array[j + index] = array[j]; } array[j + index] = temp; } } System.out.println("排序结果为：" + Arrays.toString(array)); } public static void main(String[] args) { shellSort(NUMBERS); } }

3.简单选择排序

       基本思想：在要排序的一组数中，选出最小的那个数与一个数进行位置交换，在剩下的数中选出最小的数与第二个数进行位置交换，如此循环，直至结束。

代码实现：

package com.xzw.xzw; import java.util.Arrays; /** * 简单选择排序 * @author 象在舞 * */ public class SelectSort { //待排序的数 private static final int[] NUMBERS = {59, 48, 75, 107, 86, 23, 37, 88, 44, 22, 54, 5, 14, 52, 79, 98, 54, 15}; //简单选择排序方法 public static void selectSort(int[] array) { int pos = 0; for (int i = 0; i < array.length; i++) { int j = i + 1; pos = i; int temp = array[i]; for (; j < array.length; j++) { if (array[j] < temp) { temp = array[j]; pos = j; } } array[pos] = array[i]; array[i] = temp; } System.out.println("排序结果为：" + Arrays.toString(array)); } public static void main(String[] args) { selectSort(NUMBERS); } }

4.堆排序

       基本思想：堆排序是一种树形选择排序，首先是要建堆，然后从堆中找出最大的数作为堆顶，然后剩余的数再建堆，找出最大的数，以此类推，直至排序完成。

代码实现：

package com.xzw.xzw; import java.util.Arrays; /** * 堆排序 * @author 象在舞 * */ public class HeapSort { //待排序的数 private static final int[] NUMBERS = {59, 48, 75, 107, 86, 23, 37, 88, 44, 22, 54, 5, 14, 52, 79, 98, 54, 15}; //堆排序方法 public static void heapSort(int[] array) { /** * 第一步：将数组堆化 * beginIndex = 第一个非叶子节点。 * 从第一个非叶子节点开始即可。无需从最后一个叶子节点开始。 * 叶子节点可以看作已符合堆要求的节点，根节点就是它自己且自己以下值为最大。 */ int len = array.length - 1; int beginIndex = (len - 1) >> 1; for (int i = beginIndex; i >= 0; i--) { maxHeapify(i, len, array); } /* * 第二步：对堆化数据排序 * 每次都是移出最顶层的根节点A[0]，与最尾部节点位置调换，同时遍历长度 - 1。 * 然后从新整理被换到根节点的末尾元素，使其符合堆的特性。 * 直至未排序的堆长度为 0。 */ for (int i = len; i > 0; i--) { swap(0, i, array); maxHeapify(0, i - 1, array); } System.out.println("排序结果为：" + Arrays.toString(array)); } //交换数组元素 private static void swap(int i, int j, int[] array) { int temp = array[i]; array[i] = array[j]; array[j] = temp; } /** * 调整索引为 index 处的数据，使其符合堆的特性。 * @param index 需要堆化处理的数据的索引 * @param len 未排序的堆（数组）的长度 */ private static void maxHeapify(int index, int len, int[] arr) { int li = (index << 1) + 1; // 左子节点索引 int ri = li + 1; // 右子节点索引 int cMax = li; // 子节点值最大索引，默认左子节点。 if (li > len) { return; // 左子节点索引超出计算范围，直接返回。 } if (ri <= len && arr[ri] > arr[li]) { // 先判断左右子节点，哪个较大。 cMax = ri; } if (arr[cMax] > arr[index]) { swap(cMax, index, arr); // 如果父节点被子节点调换， maxHeapify(cMax, len, arr); // 则需要继续判断换下后的父节点是否符合堆的特性。 } } public static void main(String[] args) { heapSort(NUMBERS); } }

5.冒泡排序

       基本思想：在要排序的一组数中，当相邻两个数比较之后，较小的数往上冒，较大的数往下沉，以此类推，直至将所有的数排序完成。

代码实现：

package com.xzw.xzw; import java.util.Arrays; /** * 冒泡排序 * @author 象在舞 * */ public class BubbleSort { //待排序的数 private static final int[] NUMBERS = {59, 48, 75, 107, 86, 23, 37, 88, 44, 22, 54, 5, 14, 52, 79, 98, 54, 15}; //冒泡排序方法 public static void bubbleSort(int[] array) { int temp = 0; for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) { for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++) { if (array[j] > array[j + 1]) { temp = array[j]; array[j] = array[j + 1]; array[j + 1] = temp; } } } System.out.println("排序结果为：" + Arrays.toString(array)); } public static void main(String[] args) { bubbleSort(NUMBERS); } }

6.快速排序

       基本思想：从待排序的数中选出一个基准元素，通过比较，将待排序的数分成两部分：一部分比基准元素小，一部分比基准元素大（包括与基准元素相等的数）。然后再用相同的方法递归的排序划分好的两部分，直至排序结束。

代码实现：

package com.xzw.xzw; import java.util.Arrays; /** * 快速排序 * @author 象在舞 * */ public class QuickSort { //待排序的数 private static final int[] NUMBERS = {59, 48, 75, 107, 86, 23, 37, 88, 44, 22, 54, 5, 14, 52, 79, 98, 54, 15}; //快速排序方法 public static void quickSort(int[] array) { _quickSort(array, 0, array.length - 1); System.out.println("排序结果为：" + Arrays.toString(array)); } //得到基准元素 private static int getMiddle(int[] list, int low, int high) { int tmp = list[low]; while (low < high) { while (low < high && list[high] >= tmp) { high--; } list[low] = list[high]; while (low < high && list[low] <= tmp) { low++; } list[high] = list[low]; } list[low] = tmp; return low; } private static void _quickSort(int[] list, int low, int high) { if (low < high) { int middle = getMiddle(list, low, high); _quickSort(list, low, middle - 1); //对低字表进行递归排序 _quickSort(list, middle + 1, high); //对高字表进行递归排序 } } public static void main(String[] args) { quickSort(NUMBERS); } }

7.归并排序

       基本思想：把待排序的数分成若干个有序的子序列，然后把有序的子序列合并成一个整体有序的序列。

代码实现：

package com.xzw.xzw; import java.util.Arrays; /** * 归并排序 * @author 象在舞 * */ public class MergingSort { //待排序的数 private static final int[] NUMBERS = {59, 48, 75, 107, 86, 23, 37, 88, 44, 22, 54, 5, 14, 52, 79, 98, 54, 15}; //归并排序方法 public static void mergingSort(int[] array) { sort(array, 0, array.length - 1); System.out.println("排序结果为：" + Arrays.toString(array)); } //排序方法 private static void sort(int[] data, int left, int right) { if (left < right) { //找出中间索引 int center = (left + right) / 2; //对左边数组进行递归 sort(data, left, center); //对右边数组进行递归 sort(data, center + 1, right); merge(data, left, center, right); } } //合并方法 private static void merge(int[] data, int left, int center, int right) { int[] tmpArray = new int[data.length]; int mid = center + 1; //third记录中间数组的索引 int third = left; int tmp = left; while (left <= center && mid <= right) { //从两个数组中取出最小的放入中间数组 if (data[left] <= data[mid]) { tmpArray[third++] = data[left++]; } else { tmpArray[third++] = data[mid++]; } } //剩余部分依次放入中间数组 while (mid <= right) { tmpArray[third++] = data[mid++]; } while (left <= center) { tmpArray[third++] = data[left++]; } //将中间数组中的内容复制回原数组 while (tmp <= right) { data[tmp] = tmpArray[tmp++]; } } public static void main(String[] args) { mergingSort(NUMBERS); } }

8.基数排序

       将所有待排序的数统一为同样的数位长度，数位较短的前面补零。然后从最低位开始依次进行一次排序。这样从最低位到最高位排序完成以后，待排序的数就会变成一个有序的数列。

代码实现：

package com.xzw.xzw; import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; /** * 基数排序 * @author 象在舞 * */ public class RadixSort { //待排序的数 private static final int[] NUMBERS = {59, 48, 75, 107, 86, 23, 37, 88, 44, 22, 54, 5, 14, 52, 79, 98, 54, 15}; //基数排序方法 public static void radixSort(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; ArrayList<ArrayList<Integer>> 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 anArray : array) { //得到数字的第time+1位数; int x = anArray % (int)Math.pow(10, i + 1) / (int)Math.pow(10, i); ArrayList<Integer> queue2 = queue.get(x); queue2.add(anArray); queue.set(x, queue2); } int count = 0;//元素计数器; //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++; } } } System.out.println("排序结果为：" + Arrays.toString(array)); } public static void main(String[] args) { radixSort(NUMBERS); } }