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圖解Java排序算法之3種簡(jiǎn)單排序

更新時(shí)間：2021年11月04日 17:08:20 作者：dreamcatcher-cx

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了Java排序算法之3種簡(jiǎn)單排序，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

排序是數(shù)據(jù)處理中十分常見(jiàn)且核心的操作，雖說(shuō)實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中很小幾率會(huì)需要我們手動(dòng)實(shí)現(xiàn)，畢竟每種語(yǔ)言的類(lèi)庫(kù)中都有n多種關(guān)于排序算法的實(shí)現(xiàn)。但是了解這些精妙的思想對(duì)我們還是大有裨益的。本文簡(jiǎn)單溫習(xí)下最基礎(chǔ)的三類(lèi)算法：選擇，冒泡，插入。

先定義個(gè)交換數(shù)組元素的函數(shù)，供排序時(shí)調(diào)用

/**
     * 交換數(shù)組元素
     * @param arr
     * @param a
     * @param b
     */
    public static void swap(int []arr,int a,int b){
        arr[a] = arr[a]+arr[b];
        arr[b] = arr[a]-arr[b];
        arr[a] = arr[a]-arr[b];
    }

簡(jiǎn)單選擇排序

簡(jiǎn)單選擇排序是最簡(jiǎn)單直觀的一種算法，基本思想為每一趟從待排序的數(shù)據(jù)元素中選擇最?。ɑ蜃畲螅┑囊粋€(gè)元素作為首元素，直到所有元素排完為止，簡(jiǎn)單選擇排序是不穩(wěn)定排序。

在算法實(shí)現(xiàn)時(shí)，每一趟確定最小元素的時(shí)候會(huì)通過(guò)不斷地比較交換來(lái)使得首位置為當(dāng)前最小，交換是個(gè)比較耗時(shí)的操作。其實(shí)我們很容易發(fā)現(xiàn)，在還未完全確定當(dāng)前最小元素之前，這些交換都是無(wú)意義的。我們可以通過(guò)設(shè)置一個(gè)變量min，每一次比較僅存儲(chǔ)較小元素的數(shù)組下標(biāo)，當(dāng)輪循環(huán)結(jié)束之后，那這個(gè)變量存儲(chǔ)的就是當(dāng)前最小元素的下標(biāo)，此時(shí)再執(zhí)行交換操作即可。代碼實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單，一起來(lái)看下。

代碼實(shí)現(xiàn)

/**
     * 簡(jiǎn)單選擇排序
     *
     * @param arr
     */
    public static void selectSort(int[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            int min = i;//每一趟循環(huán)比較時(shí)，min用于存放較小元素的數(shù)組下標(biāo)，這樣當(dāng)前批次比較完畢最終存放的就是此趟內(nèi)最小的元素的下標(biāo)，避免每次遇到較小元素都要進(jìn)行交換。
            for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
                if (arr[j] < arr[min]) {
                    min = j;
                }
            }
            //進(jìn)行交換，如果min發(fā)生變化，則進(jìn)行交換
            if (min != i) {
                swap(arr,min,i);
            }
        }
    }

簡(jiǎn)單選擇排序通過(guò)上面優(yōu)化之后，無(wú)論數(shù)組原始排列如何，比較次數(shù)是不變的；對(duì)于交換操作，在最好情況下也就是數(shù)組完全有序的時(shí)候，無(wú)需任何交換移動(dòng)，在最差情況下，也就是數(shù)組倒序的時(shí)候，交換次數(shù)為n-1次。綜合下來(lái)，時(shí)間復(fù)雜度為O(n2)

冒泡排序

冒泡排序的基本思想是，對(duì)相鄰的元素進(jìn)行兩兩比較，順序相反則進(jìn)行交換，這樣，每一趟會(huì)將最小或最大的元素“浮”到頂端，最終達(dá)到完全有序

代碼實(shí)現(xiàn)

在冒泡排序的過(guò)程中，如果某一趟執(zhí)行完畢，沒(méi)有做任何一次交換操作，比如數(shù)組[5,4,1,2,3]，執(zhí)行了兩次冒泡，也就是兩次外循環(huán)之后，分別將5和4調(diào)整到最終位置[1,2,3,4,5]。此時(shí)，再執(zhí)行第三次循環(huán)后，一次交換都沒(méi)有做，這就說(shuō)明剩下的序列已經(jīng)是有序的，排序操作也就可以完成了，來(lái)看下代碼　

/**
     * 冒泡排序
     *
     * @param arr
     */
    public static void bubbleSort(int[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            boolean flag = true;//設(shè)定一個(gè)標(biāo)記，若為true，則表示此次循環(huán)沒(méi)有進(jìn)行交換，也就是待排序列已經(jīng)有序，排序已然完成。
            for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    swap(arr,j,j+1);
                    flag = false;
                }
            }
            if (flag) {
                break;
            }
        }
    }

根據(jù)上面這種冒泡實(shí)現(xiàn)，若原數(shù)組本身就是有序的（這是最好情況），僅需n-1次比較就可完成；若是倒序，比較次數(shù)為 n-1+n-2+...+1=n(n-1)/2，交換次數(shù)和比較次數(shù)等值。所以，其時(shí)間復(fù)雜度依然為O(n2）。綜合來(lái)看，冒泡排序性能還還是稍差于上面那種選擇排序的。

直接插入排序

直接插入排序基本思想是每一步將一個(gè)待排序的記錄，插入到前面已經(jīng)排好序的有序序列中去，直到插完所有元素為止。

代碼實(shí)現(xiàn)

/**
     * 插入排序
     *
     * @param arr
     */
    public static void insertionSort(int[] arr) {
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            int j = i;
            while (j > 0 && arr[j] < arr[j - 1]) {
                swap(arr,j,j-1);
                j--;
            }
        }
    }

簡(jiǎn)單插入排序在最好情況下，需要比較n-1次，無(wú)需交換元素，時(shí)間復(fù)雜度為O(n);在最壞情況下，時(shí)間復(fù)雜度依然為O(n2)。但是在數(shù)組元素隨機(jī)排列的情況下，插入排序還是要優(yōu)于上面兩種排序的。