Java实现几种常见排序方法
1、冒泡排序是一种简单的排序算法。它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。
1 /** 2 * 冒泡法排序<br/> 3 4 * <li>比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。</li> 5 * <li>对每一对相邻元素作同样的工作，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。</li> 6 * <li>针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。</li> 7 * <li>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。</li> 8 9 * 10 * @param numbers 11 * 需要排序的整型数组 12 */ 13 public static void bubbleSort(int[] numbers) { 14 int temp; // 记录临时中间值 15 int size = numbers.length; // 数组大小 16 for (int i = 0; i < size - 1; i++) { 17 for (int j = i + 1; j < size; j++) { 18 if (numbers[i] < numbers[j]) { // 交换两数的位置 19 temp = numbers[i]; 20 numbers[i] = numbers[j]; 21 numbers[j] = temp; 22 } 23 } 24 } 25 }
2、快速排序使用分治法策略来把一个序列分为两个子序列。
1 /** 2 * 快速排序<br/> 3 * <ul> 4 * <li>从数列中挑出一个元素，称为“基准”</li> 5 * <li>重新排序数列，所有元素比基准值小的摆放在基准前面，所有元素比基准值大的摆在基准的后面（相同的数可以到任一边）。在这个分割之后， 6 * 该基准是它的最后位置。这个称为分割（partition）操作。</li> 7 * <li>递归地把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。</li> 8 * </ul> 9 * 10 * @param numbers 11 * @param start 12 * @param end 13 */ 14 public static void quickSort(int[] numbers, int start, int end) { 15 if (start < end) { 16 int base = numbers[start]; // 选定的基准值（第一个数值作为基准值） 17 int temp; // 记录临时中间值 18 int i = start, j = end; 19 do { 20 while ((numbers[i] < base) && (i < end)) 21 i++; 22 while ((numbers[j] > base) && (j > start)) 23 j--; 24 if (i <= j) { 25 temp = numbers[i]; 26 numbers[i] = numbers[j]; 27 numbers[j] = temp; 28 i++; 29 j--; 30 } 31 } while (i <= j); 32 if (start < j) 33 quickSort(numbers, start, j); 34 if (end > i) 35 quickSort(numbers, i, end); 36 } 37 }
3、选择排序是一种简单直观的排序方法，每次寻找序列中的最小值，然后放在最末尾的位置。
1 /** 2 * 选择排序<br/> 3 * <li>在未排序序列中找到最小元素，存放到排序序列的起始位置</li> 4 * <li>再从剩余未排序元素中继续寻找最小元素，然后放到排序序列末尾。</li> 5 * <li>以此类推，直到所有元素均排序完毕。</li> 6 7 * 8 * @param numbers 9 */ 10 public static void selectSort(int[] numbers) { 11 int size = numbers.length, temp; 12 for (int i = 0; i < size; i++) { 13 int k = i; 14 for (int j = size - 1; j >i; j--) { 15 if (numbers[j] < numbers[k]) k = j; 16 } 17 temp = numbers[i]; 18 numbers[i] = numbers[k]; 19 numbers[k] = temp; 20 } 21 }
4、插入排序的工作原理是通过构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入。其具体步骤参见代码及注释。
1 /** 2 * 插入排序<br/> 3 * <ul> 4 * <li>从第一个元素开始，该元素可以认为已经被排序</li> 5 * <li>取出下一个元素，在已经排序的元素序列中从后向前扫描</li> 6 * <li>如果该元素（已排序）大于新元素，将该元素移到下一位置</li> 7 * <li>重复步骤3，直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置</li> 8 * <li>将新元素插入到该位置中</li> 9 * <li>重复步骤2</li> 10 * </ul> 11 * 12 * @param numbers 13 */ 14 public static void insertSort(int[] numbers) { 15 int size = numbers.length, temp, j; 16 for(int i=1; i<size; i++) { 17 temp = numbers[i]; 18 for(j = i; j > 0 && temp < numbers[j-1]; j--) 19 numbers[j] = numbers[j-1]; 20 numbers[j] = temp; 21 } 22 }
5、归并排序是建立在归并操作上的一种有效的排序算法，归并是指将两个已经排序的序列合并成一个序列的操作。参考代码如下：
1 /** 2 * 归并排序<br/> 3 * <ul> 4 * <li>申请空间，使其大小为两个已经排序序列之和，该空间用来存放合并后的序列</li> 5 * <li>设定两个指针，最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置</li> 6 * <li>比较两个指针所指向的元素，选择相对小的元素放入到合并空间，并移动指针到下一位置</li> 7 * <li>重复步骤3直到某一指针达到序列尾</li> 8 * <li>将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾</li> 9 * </ul> 10 * 11 * @param numbers 12 */ 13 public static void mergeSort(int[] numbers, int left, int right) { 14 int t = 1;// 每组元素个数 15 int size = right - left + 1; 16 while (t < size) { 17 int s = t;// 本次循环每组元素个数 18 t = 2 * s; 19 int i = left; 20 while (i + (t - 1) < size) { 21 merge(numbers, i, i + (s - 1), i + (t - 1)); 22 i += t; 23 } 24 if (i + (s - 1) < right) 25 merge(numbers, i, i + (s - 1), right); 26 } 27 } 28 /** 29 * 归并算法实现 30 * 31 * @param data 32 * @param p 33 * @param q 34 * @param r 35 */ 36 private static void merge(int[] data, int p, int q, int r) { 37 int[] B = new int[data.length]; 38 int s = p; 39 int t = q + 1; 40 int k = p; 41 while (s <= q && t <= r) { 42 if (data[s] <= data[t]) { 43 B[k] = data[s]; 44 s++; 45 } else { 46 B[k] = data[t]; 47 t++; 48 } 49 k++; 50 } 51 if (s == q + 1) 52 B[k++] = data[t++]; 53 else 54 B[k++] = data[s++]; 55 for (int i = p; i <= r; i++) 56 data[i] = B[i]; 57 }
将之前介绍的所有排序算法整理成NumberSort类，代码：
1 package test.sort; 2 import java.util.Random; 3 //Java实现的排序类 4 public class NumberSort { 5 //私有构造方法，禁止实例化 6 private NumberSort() { 7 super(); 8 } 9 //冒泡法排序 10 public static void bubbleSort(int[] numbers) { 11 int temp; // 记录临时中间值 12 int size = numbers.length; // 数组大小 13 for (int i = 0; i < size - 1; i++) { 14 for (int j = i + 1; j < size; j++) { 15 if (numbers[i] < numbers[j]) { // 交换两数的位置 16 temp = numbers[i]; 17 numbers[i] = numbers[j]; 18 numbers[j] = temp; 19 } 20 } 21 } 22 } 23 //快速排序 24 public static void quickSort(int[] numbers, int start, int end) { 25 if (start < end) { 26 int base = numbers[start]; // 选定的基准值（第一个数值作为基准值） 27 int temp; // 记录临时中间值 28 int i = start, j = end; 29 do { 30 while ((numbers[i] < base) && (i < end)) 31 i++; 32 while ((numbers[j] > base) && (j > start)) 33 j--; 34 if (i <= j) { 35 temp = numbers[i]; 36 numbers[i] = numbers[j]; 37 numbers[j] = temp; 38 i++; 39 j--; 40 } 41 } while (i <= j); 42 if (start < j) 43 quickSort(numbers, start, j); 44 if (end > i) 45 quickSort(numbers, i, end); 46 } 47 } 48 //选择排序 49 public static void selectSort(int[] numbers) { 50 int size = numbers.length, temp; 51 for (int i = 0; i < size; i++) { 52 int k = i; 53 for (int j = size - 1; j > i; j--) { 54 if (numbers[j] < numbers[k]) 55 k = j; 56 } 57 temp = numbers[i]; 58 numbers[i] = numbers[k]; 59 numbers[k] = temp; 60 } 61 } 62 //插入排序 63 // @param numbers 64 public static void insertSort(int[] numbers) { 65 int size = numbers.length, temp, j; 66 for (int i = 1; i < size; i++) { 67 temp = numbers[i]; 68 for (j = i; j > 0 && temp < numbers[j - 1]; j--) 69 numbers[j] = numbers[j - 1]; 70 numbers[j] = temp; 71 } 72 } 73 //归并排序 74 public static void mergeSort(int[] numbers, int left, int right) { 75 int t = 1;// 每组元素个数 76 int size = right - left + 1; 77 while (t < size) { 78 int s = t;// 本次循环每组元素个数 79 t = 2 * s; 80 int i = left; 81 while (i + (t - 1) < size) { 82 merge(numbers, i, i + (s - 1), i + (t - 1)); 83 i += t; 84 } 85 if (i + (s - 1) < right) 86 merge(numbers, i, i + (s - 1), right); 87 } 88 } 89 //归并算法实现 90 private static void merge(int[] data, int p, int q, int r) { 91 int[] B = new int[data.length]; 92 int s = p; 93 int t = q + 1; 94 int k = p; 95 while (s <= q && t <= r) { 96 if (data[s] <= data[t]) { 97 B[k] = data[s]; 98 s++; 99 } else { 100 B[k] = data[t]; 101 t++; 102 } 103 k++; 104 } 105 if (s == q + 1) 106 B[k++] = data[t++]; 107 else 108 B[k++] = data[s++]; 109 for (int i = p; i <= r; i++) 110 data[i] = B[i]; 111 } 112 113 }
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