首先要知道数组中的排序有升序和降序,(这就需要去好好看看数据结构的排序方法原理了)
排序方法对应的有冒泡排序法,快速排序法,选择排序法,直接插入排序法等方法
我们先搞明白这些排序方法的思想和基本原理,然后再去看代码应该怎么写。下面一一介绍。
(一)排序
(1)升序
使用 java.util.Arrays 类中的 sort() 方法对数组进行升序分为以下两步:
- 导入 java.util.Arrays 包。
- 使用 Arrays.sort(数组名) 语法对数组进行排序,排序规则是从小到大,即升序。
例1:假设在数组 scores 中存放了 5 名学生的成绩,现在要实现从低到高排列的功能。在这里使用 Arrays.sort() 方法来实现,具体代码如下:
public static void main(String[] args) { // 定义含有5个元素的数组 double[] scores = new double[] { 78, 45, 85, 97, 87 }; System.out.println("排序前数组内容如下:"); // 对scores数组进行循环遍历 for (int i = 0; i < scores.length; i++) { System.out.print(scores[i] + "\t"); } System.out.println("\n排序后的数组内容如下:"); // 对数组进行排序 Arrays.sort(scores); // 遍历排序后的数组 for (int j = 0; j < scores.length; j++) { System.out.print(scores[j] + "\t"); } }
如上述代码所示,要对一个数组进行升序排列,只需要调用 Arrays.sort() 方法即可。运行后的输出结果如下所示。
排序前数组内容如下: 78.0 45.0 85.0 97.0 87.0 排序后的数组内容如下: 45.0 78.0 85.0 87.0 97.0
(2)降序
使用 sort 实现降序有两种方法,简单了解即可。
1)利用 Collections.reverseOrder() 方法(Collections 是一个包装类。大家可以学习《Java Collections类》一节详细了解):
public static void main(String[] args) { Integer[] a = { 9, 8, 7, 2, 3, 4, 1, 0, 6, 5 }; // 数组类型为Integer Arrays.sort(a, Collections.reverseOrder()); for (int arr : a) { System.out.print(arr + " "); } }
输出结果如下:
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
2)实现 Comparator 接口的复写 compare() 方法,代码如下:
public class Test { public static void main(String[] args) { /* * 注意,要想改变默认的排列顺序,不能使用基本类型(int,double,char)而要使用它们对应的类 */ Integer[] a = { 9, 8, 7, 2, 3, 4, 1, 0, 6, 5 }; // 定义一个自定义类MyComparator的对象 Comparator cmp = new MyComparator(); Arrays.sort(a, cmp); for (int arr : a) { System.out.print(arr + " "); } } } // 实现Comparator接口 class MyComparator implements Comparator<Integer> { @Override public int compare(Integer o1, Integer o2) { /* * 如果o1小于o2,我们就返回正值,如果o1大于o2我们就返回负值, 这样颠倒一下,就可以实现降序排序了,反之即可自定义升序排序了 */ return o2 - o1; } }
输出结果如下所示。
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
注意:使用以上两种方法时,数组必须是包装类型,否则会编译不通过。
(二)排序方法
(1)冒泡排序法(http://c.biancheng.net/view/927.html)
基本原理:
-
比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换他们两个。
-
对每一对相邻元素做同样的工作,从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点,最后的元素应该会是最大的数。
-
针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个。
-
持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤,直到没有任何一对数字需要比较。
优化:
-
针对问题:
-
方案:
特点:冒泡排序的算法比较简单,排序的结果稳定,但时间效率不太高。
例1:(http://c.biancheng.net/view/6506.html)
假设待排序序列为 (5,1,4,2,8),如果采用冒泡排序对其进行升序(由小到大)排序,则整个排序过程如下所示:
1) 第一轮排序,此时整个序列中的元素都位于待排序序列,依次扫描每对相邻的元素,并对顺序不正确的元素对交换位置,整个过程如图 1 所示。
2) 第二轮排序,此时待排序序列只包含前 4 个元素,依次扫描每对相邻元素,对顺序不正确的元素对交换位置,整个过程如图 2 所示。
3) 第三轮排序,此时待排序序列包含前 3 个元素,依次扫描每对相邻元素,对顺序不正确的元素对交换位置,整个过程如图 3 所示。
4) 第四轮排序,此时待排序序列包含前 2 个元素,对其进行冒泡排序的整个过程如图 4 所示。
5) (优化后,这一步不需要了)当进行第五轮冒泡排序时,由于待排序序列中仅剩 1 个元素,无论再进行相邻元素的比较,因此直接将其并入已排序序列中,此时的序列就认定为已排序好的序列(如图 5 所示)
例 2
获取用户在控制台输入的 5 个成绩信息,将这些成绩保存到数组中,然后对数组应用冒泡排序,并输出排序后的结果,实现步骤如下。
(1) 创建一个 Test24 类文件,在 main() 方法中开始编码。首先创建 Scanner 类的实例后声明 double 类型的 score 数组,然后接收用户在控制台输入的成绩,并保存到元素中。代码如下:
public static void main(String[] args) { Scanner scan = new Scanner(System.in); double[] score = new double[5]; for (int i = 0; i < score.length; i++) { System.out.print("请输入第 " + (i + 1) + " 个成绩:"); score[i] = scan.nextDouble(); } }
(2) 在对 score 数组排序之前,首先输出数组中各个元素的值。代码如下:
System.out.println("排序前的元素值:"); for(double val:score) { System.out.print(val+"\t"); } System.out.println();
(3) 通过冒泡排序方法实现对 score 数组的排序,在实现时需要借助一个临时变量。代码如下:
public static void main(String[] args) { System.out.println("通过冒泡排序方法对数组进行排序:"); for (int i = 0; i < score.length - 1; i++) { // 比较相邻两个元素,较大的数往后冒泡 for (int j = 0; j < score.length - 1 - i; j++) { if (score[j] > score[j + 1]) { double temp = score[j + 1]; // 把第一个元素值保存到临时变量中 score[j + 1] = score[j]; // 把第二个元素值转移到第一个元素变量中 score[j] = temp; // 把临时变量(第一个元素的原值)保存到第二个元素中 } System.out.print(score[j] + " "); // 对排序后的数组元素进行输出 } System.out.print("【"); for (int j = score.length - 1 - i; j < score.length; j++) { System.out.print(score[j] + " "); } System.out.println("】"); } }
(4) 运行前面的代码进行测试,如下所示。
请输入第 1 个成绩:77 请输入第 2 个成绩:90 请输入第 3 个成绩:68 请输入第 4 个成绩:59 请输入第 5 个成绩:80 排序前的元素值: 77.0 90.0 68.0 59.0 80.0 通过冒泡排序方法对数组进行排序: 77.0 68.0 59.0 80.0 【90.0 】 68.0 59.0 77.0 【80.0 90.0 】 59.0 68.0 【77.0 80.0 90.0 】 59.0 【68.0 77.0 80.0 90.0 】
(2)快速排序法(http://c.biancheng.net/view/929.html)
基本原理:
例1:利用快速排序法对一数组进行排序
(1) 声明静态的 getMiddle() 方法,该方法需要返回一个 int 类型的参数值,在该方法中传入 3 个参数。代码如下:
public static int getMiddle(int[] list, int low, int high) { int tmp = list[low]; // 数组的第一个值作为中轴(分界点或关键数据) while (low < high) { while (low < high && list[high] > tmp) { high--; } list[low] = list[high]; // 比中轴小的记录移到低端 while (low < high && list[low] < tmp) { low++; } list[high] = list[low]; // 比中轴大的记录移到高端 } list[low] = tmp; // 中轴记录到尾 return low; // 返回中轴的位置 }
(2) 创建静态的 unckSort() 方法,在该方法中判断 low 参数是否小于 high 参数,如果是则调用 getMiddle() 方法,将数组一分为二,并且调用自身的方法进行递归排序。代码如下
public static void unckSort(int[] list,int low,int high) { if(low < high) { int middle = getMiddle(list,low,high); // 将list数组一分为二 unckSort(list,low,middle-1); // 对低字表进行递归排序 unckSort(list,middle+1,high); // 对高字表进行递归排序 } }
(3) 声明静态的 quick() 方法,在该方法中判断传入的数组是否为空,如果不为空,则调用 unckSort() 方法进行排序。代码如下:
public static void quick(int[] str) { if(str.length > 0) { // 查看数组是否为空 unckSort(str,0,str.length-1); } }
(4) 在 main() 方法中声明 int 类型的 number 数组,接着输出该数组中的元素。然后调用自定义的 quick() 方法进行排序,排序后重新输出数组中的元素。代码如下:
int[] number={13,15,24,99,14,11,1,2,3}; System.out.println("排序前:"); for(int val:number) { System.out.print(val+" "); } quick(number); System.out.println("\n排序后:"); for(int val:number) { System.out.print(val +" "); }
运行前面的代码进行测试,输出结果如下:
排序前: 13 15 24 99 14 11 1 2 3 排序后: 1 2 3 11 13 14 15 24 99
(3)选择排序法
工作原理:每一次从待排序的数据元素中选出最小(或最大)的一个元素,存放在序列的起始位置,然后,再从剩余未排序元素中继续寻找最小(大)元素,然后放到已排序序列的末尾。以此类推,直到全部待排序的数据元素排完。
类别
//第一趟选择排序 13、15、24、1、4、99 //第二趟选择排序 13、15、4、1、24、99 //第三趟选择排序 13、1、4、15、24、99 //第四趟选择排序 4、1、13、15、24、99 //第五趟选择排序 1、4、13、15、24、99
例2:代码。利用选择排序方法通过编程的方式实现对 number 数组的排序,并输出已排序的数组元素。
int[] number = {13,15,24,99,4,1}; String end = "\n"; int index; for (int i = 1;i < number.length;i++) { index = 0; for(int j = 1;j <= number.length-i;j++) { if (number[j] > number[index]) { index = j; // 查找最大值 } } end = number[index] + " " + end; // 定位已排好的数组元素 int temp = number[number.length-i]; number[number.length-1] = number[index]; number[index] = temp; System.out.print("【"); for (int j = 0;j < number.length-i;j++) { System.out.print(number[j]+" "); } System.out.print("】"+end); }
结果:
【13 15 24 1 4 】99 【13 15 4 1 】24 99 【13 1 4 】15 24 99 【4 1 】13 15 24 99 【1 】4 13 15 24 99
(4)直接插入排序法
基本思想:将 n 个有序数存放在数组 a 中,要插入的数为 x,首先确定 x 插在数组中的位置 p,然后将 p 之后的元素都向后移一个位置,空出 a(p),将 x 放入 a(p),这样可实现插入 x 后仍然有序。
例 1:本例子通过直接插入的方法对上述例子中的 number 数组进行排序。创建一个 Test27 类文件,在 main() 方法中开始编码,具体实现代码如下:
public static void main(String[] args) { int[] number = { 13, 15, 24, 99, 4, 1 }; System.out.println("排序前:"); for (int val : number) { // 遍历数组元素 System.out.print(val + " "); // 输出数组元素 } int temp, j; for (int i = 1; i < number.length; i++) { temp = number[i]; for (j = i - 1; j >= 0 && number[j] > temp; j--) { number[j + 1] = number[j]; } number[j + 1] = temp; } System.out.println("\n排序后:"); for (int val : number) { // 遍历数组元素 System.out.print(val + " "); // 输出数组元素 } }
运行结果:
排序前: 13 15 24 99 4 1 排序后: 1 4 13 15 24 99