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Java輕松入門冒泡?選擇?插入?希爾?歸并排序算法

 更新時間:2022年02月12日 16:30:51   作者:爪哇貢塵拾Miraitow  
這篇文章主要介紹了Java常用的排序算法及代碼實(shí)現(xiàn),在Java開發(fā)中,對排序的應(yīng)用需要熟練的掌握,這樣才能夠確保Java學(xué)習(xí)時候能夠有扎實(shí)的基礎(chǔ)能力。那Java有哪些排序算法呢?本文小編就來詳細(xì)說說Java常見的排序算法,需要的朋友可以參考一下

今天我們主要看一些簡單的排序

常見的時間復(fù)雜度

?? 常數(shù)階Ο(1)

?? 對數(shù)階Ο(log2n)

?? 線性階Ο(n)

?? 線性對數(shù)階Ο(nlog2n)

?? 平方階Ο(n²)

?? 立方階Ο(n³)

?? K次方階Ο(n^k)

?? 指數(shù)階Ο(2^n)

常見的時間復(fù)雜度對應(yīng)圖

Ο(1)<Ο(log2n)<Ο(n)<Ο(nlog2n)<Ο(n²)<Ο(n³)<…<Ο(2^n) <Ο(n!)<O(n^n)

冒泡排序(Quicksort)

算法描述:

①. 比較相鄰的元素。如果第一個比第二個大,就交換他們兩個。

②. 對每一對相鄰元素作同樣的工作,從開始第一對到結(jié)尾的最后一對。這步做完后,最后的元素會是最大的數(shù)。

③. 針對所有的元素重復(fù)以上的步驟,除了最后一個。

④. 持續(xù)每次對越來越少的元素重復(fù)上面的步驟①~③,直到?jīng)]有任何一對數(shù)字需要比較。

為了直觀感受,在網(wǎng)上找個動態(tài)的演示

代碼實(shí)現(xiàn):

當(dāng)數(shù)組中有n個元素時,只需要進(jìn)行n-1輪比較,則整個數(shù)組就是有序的
public static void bubbleSort(int[] arr) {
 // 進(jìn)行i輪比較
    for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++)
     {
        for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
        //后一位的值大于前一位的值進(jìn)行值交換
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                swap(arr, j, j + 1);
            }
        }
    }
}

public static void swap(int[] arr, int i, int j) {
    int temp = arr[i];
    arr[i] = arr[j];
    arr[j] = temp;
}

選擇排序(Quicksort)

算法描述:

選擇排序是一種簡單直觀的排序算法。它的工作原理是:第一次從待排序的數(shù)據(jù)元素中選出最小(或最大)的一個元素,存放在序列的起始位置,然后再從剩余的未排序元素中尋找到最小(大)元素,繼續(xù)放在起始位置知道未排序元素個數(shù)為0。

代碼實(shí)現(xiàn):

public static void selectionSort(int[] a) {
//每當(dāng)完成一輪,將會找到最小值,一個i代表一輪
    for (int i = 0; i < a.length; i++) {
        int index = i;
        //每一輪從i+1開始找,查找是否有比當(dāng)前值更小的值
        for (int j = i + 1; j < a.length; j++) {
            if (a[index] > a[j]) {
                index = j;
            }
        }//如果index和i不相等說明,下標(biāo)交換過,也就是說找到更小的數(shù)值了
        if (index != i) {
            swap(a, index, i);
        }
    }
}

public static void swap(int[] a, int i, int j) {
    int temp = a[i];
    a[i] = a[j];
    a[j] = temp;
}

插入排序(insertSort)

算法描述:

插入排序也是一種常見的排序算法,插入排序的思想是:將初始數(shù)據(jù)分為有序部分和無序部分,每一步將一個無序部分的數(shù)據(jù)插入到前面已經(jīng)排好序的有序部分中,直到插完所有元素為止。 插入排序的步驟如下:每次從無序部分中取出一個元素,與有序部分中的元素從后向前依次進(jìn)行比較,并找到合適的位置,將該元素插到有序組當(dāng)中。 將數(shù)組分為2端,有序數(shù)組和無序數(shù)組,依次將無序數(shù)組中的值插入到無序數(shù)組中。

如圖,插入4的過程如下 將數(shù)組分為2端,有序數(shù)組和無序數(shù)組,依次將無序數(shù)組中的值插入到無序數(shù)組中。

如下圖3 6 7為有序數(shù)組,4 2為無序數(shù)組。依次將4,2插入到無序數(shù)組中即可

如圖,插入4的過程如下

代碼實(shí)現(xiàn):

public static void insertionSort(int[] a) {
    for (int i = 1; i < a.length; i++) {
        int temp = a[i];
        int j;
        // 查到合適的插入位置,插入即可
        for (j = i - 1; j >= 0 && a[j] > temp; j--) {
            a[j + 1] = a[j];
        }
        a[j + 1] = temp;
    }
}

希爾排序 (ShellSort)

算法描述:

希爾排序是基于插入排序改進(jìn)后的算法。因?yàn)楫?dāng)數(shù)據(jù)移動次數(shù)太多時會導(dǎo)致效率低下。所以我們可以先讓數(shù)組整體有序(剛開始移動的幅度大一點(diǎn),后面再小一點(diǎn)),這樣移動的次數(shù)就會降低,進(jìn)而提高效率

代碼實(shí)現(xiàn):

public static void shellSort(int[] a) {
    for (int step = a.length / 2; step > 0; step /= 2) {
    //接下來的過程類似于插入排序
        for (int i = step; i < a.length; i++) {
            int temp = a[i];
            int j;
            for (j = i - step; j >= 0 && a[j] > temp ; j -= step) {
                a[j + step] = a[j];
            }
            a[j + step] = temp;
        }
    }
}

歸并排序(MergetSort)

算法描述:

1.申請空間,使其大小為兩個已經(jīng)排序序列之和,該空間用來存放合并后的序列;

2.設(shè)定兩個指針,最初位置分別為兩個已經(jīng)排序序列的起始位置;

3.比較兩個指針?biāo)赶虻脑?,選擇相對小的元素放入到合并空間,并移動指針到下一位置;

4.重復(fù)步驟 3 直到某一指針達(dá)到序列尾;

將另一序列剩下的所有元素直接復(fù)制到合并序列尾。

方便理解,直接網(wǎng)上找圖

請?zhí)砑訄D片描述

代碼實(shí)現(xiàn):

public static void mergeSort(int[] a, int left, int right) {
    // 將數(shù)組分段成只有一個元素
    if (left == right) {
        return;
    }
    int mid = (left + right) / 2;
    mergeSort(a, left, mid);//遞歸
    mergeSort(a, mid + 1, right);
    merge(a, left, mid, right);
}

public static void merge(int[] a, int left, int mid, int right) {
    int[] temp = new int[right - left + 1];
    int i = left;
    int j = mid + 1;
    int k = 0;
    while (i <= mid && j <= right) {
        if (a[i] < a[j]) {
            temp[k++] = a[i++];
        } else {
            temp[k++] = a[j++];
        }
    }
    // 復(fù)制左邊數(shù)組剩余的值
    while (i <= mid) {
        temp[k++] = a[i++];
    }
    // 復(fù)制右邊數(shù)組剩余的值
    while (j <= right) {
        temp[k++] = a[j++];
    }
    int index = 0;
    //把temp全部復(fù)制給數(shù)組
    while (left <= right) {
        a[left++] = temp[index++];
    }
}

快速排序(QuickSort)

算法描述:

  • 快速排序的執(zhí)行流程主要分為如下三步
  • 從數(shù)列中取出一個數(shù)作為基準(zhǔn)數(shù)
  • 分區(qū),將比它大的數(shù)全放到它的右邊,小于或等于它的數(shù)全放到它的左邊
  • 再對左右區(qū)間重復(fù)第二步,直到各區(qū)間只有一個數(shù)

代碼實(shí)現(xiàn):

public static void quickSort(int[] a, int left, int right) {
    if (left >= right) {
        return;
    }
    int index = sort(a, left, right);
    //得到中間值index,然后一分為二,繼續(xù)分
    quickSort(a, left, index - 1);
    quickSort(a, index + 1, right);
}

public static int sort(int[] a, int left, int right) {
//以左邊的a[left]為基準(zhǔn)數(shù)
    int key = a[left];
    while (left < right) {
        // 從right所指位置向前搜索找到第一個關(guān)鍵字小于key的記錄和key互相交換
        while (left < right && a[right] >= key) {
            right--;
        }
        a[left] = a[right];
        // 從left所指位置向后搜索,找到第一個關(guān)鍵字大于key的記錄和key互相交換
        while (left < right && a[left] <= key) {
            left++;
        }
        a[right] = a[left];
    }
    // 放key值,此時left和right相同
    a[left] = key;
    return left;
}

到此這篇關(guān)于Java輕松入門冒泡 選擇 插入 希爾 歸并排序算法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java 排序算法內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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