Java 歸并排序算法、堆排序算法實(shí)例詳解
基本思想:
歸并(Merge)排序法是將兩個(gè)(或兩個(gè)以上)有序表合并成一個(gè)新的有序表,即把待排序序列分為若干個(gè)子序列,每個(gè)子序列是有序的。然后再把有序子序列合并為整體有序序列。
歸并排序示例:

合并方法:
設(shè)r[i…n]由兩個(gè)有序子表r[i…m]和r[m+1…n]組成,兩個(gè)子表長(zhǎng)度分別為n-i +1、n-m。
j=m+1;k=i;i=i; //置兩個(gè)子表的起始下標(biāo)及輔助數(shù)組的起始下標(biāo)
若i>m 或j>n,轉(zhuǎn)⑷ //其中一個(gè)子表已合并完,比較選取結(jié)束
//選取r[i]和r[j]較小的存入輔助數(shù)組rf
如果r[i]<r[j],rf[k]=r[i]; i++; k++; 轉(zhuǎn)⑵
否則,rf[k]=r[j]; j++; k++; 轉(zhuǎn)⑵
//將尚未處理完的子表中元素存入rf
如果i<=m,將r[i…m]存入rf[k…n] //前一子表非空
如果j<=n , 將r[j…n] 存入rf[k…n] //后一子表非空
合并結(jié)束。
算法實(shí)現(xiàn):
/**
* 歸并排序
* 簡(jiǎn)介:將兩個(gè)(或兩個(gè)以上)有序表合并成一個(gè)新的有序表 即把待排序序列分為若干個(gè)子序列,每個(gè)子序列是有序的。然后再把有序子序列合并為整體有序序列
* 時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)
* 穩(wěn)定排序方式
* @param nums 待排序數(shù)組
* @return 輸出有序數(shù)組
*/
public static int[] sort(int[] nums, int low, int high) {
int mid = (low + high) / 2;
if (low < high) {
// 左邊
sort(nums, low, mid);
// 右邊
sort(nums, mid + 1, high);
// 左右歸并
merge(nums, low, mid, high);
}
return nums;
}
/**
* 將數(shù)組中l(wèi)ow到high位置的數(shù)進(jìn)行排序
* @param nums 待排序數(shù)組
* @param low 待排的開始位置
* @param mid 待排中間位置
* @param high 待排結(jié)束位置
*/
public static void merge(int[] nums, int low, int mid, int high) {
int[] temp = new int[high - low + 1];
int i = low;// 左指針
int j = mid + 1;// 右指針
int k = 0;
// 把較小的數(shù)先移到新數(shù)組中
while (i <= mid && j <= high) {
if (nums[i] < nums[j]) {
temp[k++] = nums[i++];
} else {
temp[k++] = nums[j++];
}
}
// 把左邊剩余的數(shù)移入數(shù)組
while (i <= mid) {
temp[k++] = nums[i++];
}
// 把右邊邊剩余的數(shù)移入數(shù)組
while (j <= high) {
temp[k++] = nums[j++];
}
// 把新數(shù)組中的數(shù)覆蓋nums數(shù)組
for (int k2 = 0; k2 < temp.length; k2++) {
nums[k2 + low] = temp[k2];
}
}
二、堆排序算法
1、基本思想:
堆排序是一種樹形選擇排序,是對(duì)直接選擇排序的有效改進(jìn)。
堆的定義下:具有n個(gè)元素的序列 (h1,h2,...,hn),當(dāng)且僅當(dāng)滿足(hi>=h2i,hi>=2i+1)或(hi<=h2i,hi<=2i+1) (i=1,2,...,n/2)時(shí)稱之為堆。在這里只討論滿足前者條件的堆。由堆的定義可以看出,堆頂元素(即第一個(gè)元素)必為最大項(xiàng)(大頂堆)。完全二 叉樹可以很直觀地表示堆的結(jié)構(gòu)。堆頂為根,其它為左子樹、右子樹。
思想:初始時(shí)把要排序的數(shù)的序列看作是一棵順序存儲(chǔ)的二叉樹,調(diào)整它們的存儲(chǔ)序,使之成為一個(gè) 堆,這時(shí)堆的根節(jié)點(diǎn)的數(shù)最大。然后將根節(jié)點(diǎn)與堆的最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)交換。然后對(duì)前面(n-1)個(gè)數(shù)重新調(diào)整使之成為堆。依此類推,直到只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的堆,并對(duì) 它們作交換,最后得到有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的有序序列。從算法描述來看,堆排序需要兩個(gè)過程,一是建立堆,二是堆頂與堆的最后一個(gè)元素交換位置。所以堆排序有兩個(gè)函 數(shù)組成。一是建堆的滲透函數(shù),二是反復(fù)調(diào)用滲透函數(shù)實(shí)現(xiàn)排序的函數(shù)。
2、實(shí)例
初始序列:46,79,56,38,40,84
建堆:

交換,從堆中踢出最大數(shù)

依次類推:最后堆中剩余的最后兩個(gè)結(jié)點(diǎn)交換,踢出一個(gè),排序完成。
3.算法實(shí)現(xiàn):
public class HeapSort {
public static void main(String[] args) {
int[] a={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64};
int arrayLength=a.length;
//循環(huán)建堆
for(int i=0;i<arrayLength-1;i++){
//建堆
buildMaxHeap(a,arrayLength-1-i);
//交換堆頂和最后一個(gè)元素
swap(a,0,arrayLength-1-i);
System.out.println(Arrays.toString(a));
}
}
//對(duì)data數(shù)組從0到lastIndex建大頂堆
public static void buildMaxHeap(int[] data, int lastIndex){
//從lastIndex處節(jié)點(diǎn)(最后一個(gè)節(jié)點(diǎn))的父節(jié)點(diǎn)開始
for(int i=(lastIndex-1)/2;i>=0;i--){
//k保存正在判斷的節(jié)點(diǎn)
int k=i;
//如果當(dāng)前k節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)存在
while(k*2+1<=lastIndex){
//k節(jié)點(diǎn)的左子節(jié)點(diǎn)的索引
int biggerIndex=2*k+1;
//如果biggerIndex小于lastIndex,即biggerIndex+1代表的k節(jié)點(diǎn)的右子節(jié)點(diǎn)存在
if(biggerIndex<lastIndex){
//若果右子節(jié)點(diǎn)的值較大
if(data[biggerIndex]<data[biggerIndex+1]){
//biggerIndex總是記錄較大子節(jié)點(diǎn)的索引
biggerIndex++;
}
}
//如果k節(jié)點(diǎn)的值小于其較大的子節(jié)點(diǎn)的值
if(data[k]<data[biggerIndex]){
//交換他們
swap(data,k,biggerIndex);
//將biggerIndex賦予k,開始while循環(huán)的下一次循環(huán),重新保證k節(jié)點(diǎn)的值大于其左右子節(jié)點(diǎn)的值
k=biggerIndex;
}else{
break;
}
}
}
}
//交換
private static void swap(int[] data, int i, int j) {
int tmp=data[i];
data[i]=data[j];
data[j]=tmp;
}
}
以上所述是小編給大家介紹的Java 歸并排序算法、堆排序算法實(shí)例詳解,希望對(duì)大家有所幫助,如果大家有任何疑問請(qǐng)給我留言,小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對(duì)腳本之家網(wǎng)站的支持!
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