Java的8大排序的基本思想及實例解讀

本文主要詳解了Java語言的8大排序的基本思想以及實例解讀，詳細請看下文:

8種排序之間的關系:

 

1， 直接插入排序

（1）基本思想：在要排序的一組數中，假設前面(n-1)[n>=2] 個數已經是排

好順序的，現在要把第n個數插到前面的有序數中，使得這n個數

也是排好順序的。如此反復循環，直到全部排好順序。

（2）實例

（3）用java實現

package com.njue;  2    
public class insertSort {  4 public insertSort(){  5     inta[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51};  6     int temp=0;  7     for(int i=1;i<a.length;i++){  8        int j=i-1;  9        temp=a[i]; 10        for(;j>=0&&temp<a[j];j--){ 11        a[j+1]=a[j];                       //將大於temp的值整體后移一個單位 
 } 13        a[j+1]=temp; 14  } 15     for(int i=0;i<a.length;i++) 16  System.out.println(a[i]); 17 } 18 } 

2，希爾排序（最小增量排序）

（1）基本思想：算法先將要排序的一組數按某個增量d（n/2,n為要排序數的 個數）分成若干組，每組中記錄的下標相差d.對每組中全部元素進行直接插入排序，

　　然后再用一個較小的增量（d/2）對它進行分組，在每組中再進行直接插入 排序。當增量減到1時，進行直接插入排序后，排序完成。

（2）實例：

（3）用java實現

    public class shellSort {  2     public shellSort(){  3         int a[]={1,54,6,3,78,34,12,45,56,100};  4         double d1=a.length;  5         int temp=0;  6         while(true){  7             d1= Math.ceil(d1/2);  8             int d=(int) d1;  9             for(int x=0;x<d;x++){ 10                 for(int i=x+d;i<a.length;i+=d){ 11                     int j=i-d; 12                     temp=a[i]; 13                     for(;j>=0&&temp<a[j];j-=d){ 14                     a[j+d]=a[j]; 15  } 16                     a[j+d]=temp; 17  } 18  } 19             if(d==1) 20                 break; 21  } 22         for(int i=0;i<a.length;i++) 23  System.out.println(a[i]); 24  } 25     } 

3.簡單選擇排序

（1）基本思想：在要排序的一組數中，選出最小的一個數與第一個位置的數交換；

然后在剩下的數當中再找最小的與第二個位置的數交換，如此循環到倒數第二個數和最后一個數比較為止。

（2）實例：

（3）用java實現

    public class selectSort {  2         public selectSort(){  3             int a[]={1,54,6,3,78,34,12,45};  4             int position=0;  5             for(int i=0;i<a.length;i++){  6                   
                int j=i+1;  8                 position=i;  9                 int temp=a[i]; 10                 for(;j<a.length;j++){ 11                 if(a[j]<temp){ 12                     temp=a[j]; 13                     position=j; 14  } 15  } 16                 a[position]=a[i]; 17                 a[i]=temp; 18  } 19             for(int i=0;i<a.length;i++) 20  System.out.println(a[i]); 21  } 22     }  

4，堆排序

（1）基本思想：堆排序是一種樹形選擇排序，是對直接選擇排序的有效改進。

堆的定義如下：具有n個元素的序列 （h1,h2,...,hn),當且僅當滿足（hi>=h2i,hi>=2i+1）或（hi<=h2i,hi<=2i+1） (i=1,2,...,n/2)時稱之為堆。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（即第一個元素）必為最大項（大頂堆）。完全二 叉樹可以很直觀地表示堆的結構。堆頂為根，其它為左子樹、右子樹。初始時把要排序的數的序列看作是一棵順序存儲的二叉樹，調整它們的存儲序，使之成為一個 堆，這時堆的根節點的數最大。然后將根節點與堆的最后一個節點交換。然后對前面(n-1)個數重新調整使之成為堆。依此類推，直到只有兩個節點的堆，並對 它們作交換，最后得到有n個節點的有序序列。從算法描述來看，堆排序需要兩個過程，一是建立堆，二是堆頂與堆的最后一個元素交換位置。所以堆排序有兩個函 數組成。一是建堆的滲透函數，二是反復調用滲透函數實現排序的函數。

（2）實例：

初始序列：46,79,56,38,40,84

建堆：

 

 

交換，從堆中踢出最大數

 

 

 

依次類推：最后堆中剩余的最后兩個結點交換，踢出一個，排序完成。

（3）用java實現

import java.util.Arrays;  
 
public class HeapSort {  
     int a[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51};  
    public  HeapSort(){  
        heapSort(a);  
    }  
    public  void heapSort(int[] a){  
        System.out.println("開始排序");  
        int arrayLength=a.length;  
        //循環建堆  
        for(int i=0;i<arrayLength-1;i++){  
            //建堆  
 
      buildMaxHeap(a,arrayLength-1-i);  
            //交換堆頂和最后一個元素  
            swap(a,0,arrayLength-1-i);  
            System.out.println(Arrays.toString(a));  
        }  
    }  
 
    private  void swap(int[] data, int i, int j) {  
        // TODO Auto-generated method stub  
        int tmp=data[i];  
        data[i]=data[j];  
        data[j]=tmp;  
    }  
    //對data數組從0到lastIndex建大頂堆  
    private void buildMaxHeap(int[] data, int lastIndex) {  
        // TODO Auto-generated method stub  
        //從lastIndex處節點（最后一個節點）的父節點開始  
        for(int i=(lastIndex-1)/2;i>=0;i--){  
            //k保存正在判斷的節點  
            int k=i;  
            //如果當前k節點的子節點存在  
            while(k*2+1<=lastIndex){  
                //k節點的左子節點的索引  
                int biggerIndex=2*k+1;  
                //如果biggerIndex小於lastIndex，即biggerIndex+1代表的k節點的右子節點存在  
                if(biggerIndex<lastIndex){  
                    //若果右子節點的值較大  
                    if(data[biggerIndex]<data[biggerIndex+1]){  
                        //biggerIndex總是記錄較大子節點的索引  
                        biggerIndex++;  
                    }  
                }  
                //如果k節點的值小於其較大的子節點的值  
                if(data[k]<data[biggerIndex]){  
                    //交換他們  
                    swap(data,k,biggerIndex);  
                    //將biggerIndex賦予k，開始while循環的下一次循環，重新保證k節點的值大於其左右子節點的值  
                    k=biggerIndex;  
                }else{  
                    break;  
                }  
            }

5.冒泡排序

（1）基本思想：在要排序的一組數中，對當前還未排好序的范圍內的全部數，自上而下對相鄰的兩個數依次進行比較和調整，讓較大的數往下沉，較小的往上冒。即：每當兩相鄰的數比較后發現它們的排序與排序要求相反時，就將它們互換。

（2）實例：

 

 

（3）用java實現

public class bubbleSort {  2 public bubbleSort(){  3      int a[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51};  4     int temp=0;  5     for(int i=0;i<a.length-1;i++){  6         for(int j=0;j<a.length-1-i;j++){  7         if(a[j]>a[j+1]){  8             temp=a[j];  9             a[j]=a[j+1]; 10             a[j+1]=temp; 11  } 12  } 13  } 14     for(int i=0;i<a.length;i++) 15  System.out.println(a[i]); 16 } 17 }  

 

6.快速排序

 

（1）基本思想：選擇一個基准元素,通常選擇第一個元素或者最后一個元素,通過一趟掃描，將待排序列分成兩部分,一部分比基准元素小,一部分大於等於基准元素,此時基准元素在其排好序后的正確位置,然后再用同樣的方法遞歸地排序划分的兩部分。

（2）實例：

 

 

（3）用java實現

    public class quickSort {  2       int a[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51};  3     public quickSort(){  4  quick(a);  5         for(int i=0;i<a.length;i++)  6  System.out.println(a[i]);  7  }  8     public int getMiddle(int[] list, int low, int high) {  9                 int tmp = list[low];    //數組的第一個作為中軸 
                while (low < high) { 11                     while (low < high && list[high] >= tmp) { 12      
          high--; 14  } 15                     list[low] = list[high];   //比中軸小的記錄移到低端 
                    while (low < high && list[low] <= tmp) { 17                         low++; 18  } 19                     list[high] = list[low];   //比中軸大的記錄移到高端 
 } 21                list[low] = tmp;              //中軸記錄到尾 
                return low;                   //返回中軸的位置 
 } 24     public void _quickSort(int[] list, int low, int high) { 25                 if (low < high) { 26                    int middle = getMiddle(list, low, high);  //將list數組進行一分為二 
                    _quickSort(list, low, middle - 1);        //對低字表進行遞歸排序 
                   _quickSort(list, middle + 1, high);       //對高字表進行遞歸排序 
 } 30  } 31     public void quick(int[] a2) { 32                 if (a2.length > 0) {    //查看數組是否為空 
                    _quickSort(a2, 0, a2.length - 1); 34  } 35  } 36     }  

 

7、歸並排序

（1）基本排序：歸並（Merge）排序法是將兩個（或兩個以上）有序表合並成一個新的有序表，即把待排序序列分為若干個子序列，每個子序列是有序的。然后再把有序子序列合並為整體有序序列。

（2）實例：

 

 

（3）用java實現

    import java.util.Arrays;  
     
    public class mergingSort {  
    int a[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51};  
    public  mergingSort(){  
        sort(a,0,a.length-1);  
        for(int i=0;i<a.length;i++)  
            System.out.println(a[i]);  
    }  
    public void sort(int[] data, int left, int right) {  
        // TODO Auto-generated method stub  
        if(left<right){  
            //找出中間索引  
            int center=(left+right)/2;  
            //對左邊數組進行遞歸  
            sort(data,left,center);  
            //對右邊數組進行遞歸  
            sort(data,center+1,right);  
            //合並  
            merge(data,left,center,right);  
              
        }  
    }  
    public void merge(int[] data, int left, int center, int right) {  
        // TODO Auto-generated method stub  
        int [] tmpArr=new int[data.length];  
        int mid=center+1;  
        //third記錄中間數組的索引  
        int third=left;  
        int tmp=left;  
        while(left<=center&&mid<=right){  
     
       //從兩個數組中取出最小的放入中間數組  
            if(data[left]<=data[mid]){  
                tmpArr[third++]=data[left++];  
            }else{  
                tmpArr[third++]=data[mid++];  
            }  
        }  
        //剩余部分依次放入中間數組  
        while(mid<=right){  
            tmpArr[third++]=data[mid++];  
        }  
        while(left<=center){  
            tmpArr[third++]=data[left++];  
        }  
        //將中間數組中的內容復制回原數組  
        while(tmp<=right){  
            data[tmp]=tmpArr[tmp++];  
        }  
        System.out.println(Arrays.toString(data));  
    }  
     
    }  

 

8、基數排序

（1）基本思想：將所有待比較數值（正整數）統一為同樣的數位長度，數位較短的數前面補零。然后，從最低位開始，依次進行一次排序。這樣從最低位排序一直到最高位排序完成以后,數列就變成一個有序序列。

（2）實例：

 

（3）用java實現

import java.util.ArrayList;  
import java.util.List;  
 
public class radixSort {  
    int a[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,101,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51};  
public radixSort(){  
    sort(a);  
    for(int i=0;i<a.length;i++)  
        System.out.println(a[i]);  
}  
public  void sort(int[] array){     
                 
            //首先確定排序的趟數;     
        int max=array[0];     
        for(int i=1;i<array.length;i++){     
               if(array[i]>max){     
               max=array[i];     
               }     
            }     
 
    int time=0;     
           //判斷位數;     
            while(max>0){     
               max/=10;     
                time++;     
            }     
                 
        //建立10個隊列;     
            List<ArrayList> queue=new ArrayList<ArrayList>();     
            for(int i=0;i<10;i++){     
                ArrayList<Integer> queue1=new ArrayList<Integer>();   
                queue.add(queue1);     
        }     
                
            //進行time次分配和收集;     
            for(int i=0;i<time;i++){     
                     
                //分配數組元素;     
               for(int j=0;j<array.length;j++){     
                    //得到數字的第time+1位數;   
                   int x=array[j]%(int)Math.pow(10, i+1)/(int)Math.pow(10, i);  
                   ArrayList<Integer> queue2=queue.get(x);  
                   queue2.add(array[j]);  
                   queue.set(x, queue2);  
            }     
                int count=0;//元素計數器;     
            //收集隊列元素;     
                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++;  
              }     
            }     
          }     
                 
   }    
 
}