记住Java常用的八种排序算法与代码实现

1.直接插入排序

经常碰到这样一类排序问题：把新的数据插入到已经排好的数据列中。

将第一个数和第二个数。排序，然后构成一个有序序列

将第三个数插入进去，构成一个新的有序序列。

对第四个数、第五个数……直到最后一个数，重复第二步。

如何写写成代码：

首先设定插入次数，即循环次数，for(int i=1;i<length;i++)，1个数的那次不用插入。

设定插入数和得到已经排好序列的最后一个数的位数。insertNum和j=i-1。

从最后一个数开始向前循环，如果插入数小于当前数，就将当前数向后移动一位。

将当前数放置到空着的位置，即j+1。

代码实现如下：

public void insertSort(int[] a){

        int length=a.length;//数组长度，将这个提取出来是为了提高速度。

        int insertNum;//要插入的数

        for(int i=1;i<length;i++){//插入的次数

            insertNum=a[i];//要插入的数

            int j=i-1;//已经排序好的序列元素个数

            while(j>=0&&a[j]>insertNum){//序列从后到前循环，将大于insertNum的数向后移动一格

                a[j+1]=a[j];//元素移动一格

                j--;

            }

            a[j+1]=insertNum;//将需要插入的数放在要插入的位置。

        }

    }

2.希尔排序

对于直接插入排序问题，数据量巨大时。

将数的个数设为n，取奇数k=n/2，将下标差值为k的书分为一组，构成有序序列。

再取k=k/2 ，将下标差值为k的书分为一组，构成有序序列。

重复第二步，直到k=1执行简单插入排序。 

如何写成代码：

首先确定分的组数。

然后对组中元素进行插入排序。

然后将length/2，重复1,2步，直到length=0为止。

代码实现如下：

public  void sheelSort(int[] a){

        int d  = a.length;

        while (d!=0) {

            d=d/2;

            for (int x = 0; x < d; x++) {//分的组数

                for (int i = x + d; i < a.length; i += d) {//组中的元素，从第二个数开始

                    int j = i - d;//j为有序序列最后一位的位数

                    int temp = a[i];//要插入的元素

                    for (; j >= 0 && temp < a[j]; j -= d) {//从后往前遍历。

                        a[j + d] = a[j];//向后移动d位

                    }

                    a[j + d] = temp;

                }

            }

        }

    }

3.简单选择排序

常用于取序列中最大最小的几个数时。

(如果每次比较都交换，那么就是交换排序；如果每次比较完一个循环再交换，就是简单选择排序。)

遍历整个序列，将最小的数放在最前面。

遍历剩下的序列，将最小的数放在最前面。

重复第二步，直到只剩下一个数。 

如何写成代码：

首先确定循环次数，并且记住当前数字和当前位置。

将当前位置后面所有的数与当前数字进行对比，小数赋值给key，并记住小数的位置。

比对完成后，将最小的值与第一个数的值交换。

重复2、3步。

代码实现如下：

    public void selectSort(int[] a) {

        int length = a.length;

        for (int i = 0; i < length; i++) {//循环次数

            int key = a[i];

            int position=i;

            for (int j = i + 1; j < length; j++) {//选出最小的值和位置

                if (a[j] < key) {

                    key = a[j];

                    position = j;

                }

            }

            a[position]=a[i];//交换位置

            a[i]=key;

        }

    }

4.堆排序

对简单选择排序的优化。

将序列构建成大顶堆。

将根节点与最后一个节点交换，然后断开最后一个节点。

重复第一、二步，直到所有节点断开。 

代码实现如下：

public  void heapSort(int[] a){

        System.out.println("开始排序");

        int arrayLength=a.length;

        //循环建堆  

        for(int i=0;i<arrayLength-1;i++){

            //建堆  

            buildMaxHeap(a,arrayLength-1-i);

            //交换堆顶和最后一个元素  

            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;

    }

    //对data数组从0到lastIndex建大顶堆  

    private void buildMaxHeap(int[] data, int lastIndex) {

        // TODO Auto-generated method stub  

        //从lastIndex处节点（最后一个节点）的父节点开始  

        for(int i=(lastIndex-1)/2;i>=0;i--){

            //k保存正在判断的节点  

            int k=i;

            //如果当前k节点的子节点存在  

            while(k*2+1<=lastIndex){

                //k节点的左子节点的索引  

                int biggerIndex=2*k+1;

                //如果biggerIndex小于lastIndex，即biggerIndex+1代表的k节点的右子节点存在  

                if(biggerIndex<lastIndex){

                    //若果右子节点的值较大  

                    if(data[biggerIndex]<data[biggerIndex+1]){

                        //biggerIndex总是记录较大子节点的索引  

                        biggerIndex++;

                    }

                }

                //如果k节点的值小于其较大的子节点的值  

                if(data[k]<data[biggerIndex]){

                    //交换他们  

                    swap(data,k,biggerIndex);

                    //将biggerIndex赋予k，开始while循环的下一次循环，重新保证k节点的值大于其左右子节点的值  

                    k=biggerIndex;

                }else{

                    break;

                }

            }

        }

    }

5.冒泡排序

一般不用。

将序列中所有元素两两比较，将最大的放在最后面。

将剩余序列中所有元素两两比较，将最大的放在最后面。

重复第二步，直到只剩下一个数。 

如何写成代码：

设置循环次数。

设置开始比较的位数，和结束的位数。

两两比较，将最小的放到前面去。

重复2、3步，直到循环次数完毕。

代码实现如下：

public void bubbleSort(int[] a){

        int length=a.length;

        int temp;

        for(int i=0;i<a.length;i++){

            for(int j=0;j<a.length-i-1;j++){

                if(a[j]>a[j+1]){

                    temp=a[j];

                    a[j]=a[j+1];

                    a[j+1]=temp;

                }

            }

        }

    }

6.快速排序

要求时间最快时。

选择第一个数为p，小于p的数放在左边，大于p的数放在右边。

递归的将p左边和右边的数都按照第一步进行，直到不能递归。 

代码实现如下：

public static void quickSort(int[] numbers, int start, int end) {   

    if (start < end) {   

        int base = numbers[start]; // 选定的基准值（第一个数值作为基准值）   

        int temp; // 记录临时中间值   

        int i = start, j = end;   

        do {   

            while ((numbers[i] < base) && (i < end))   

                i++;   

            while ((numbers[j] > base) && (j > start))   

                j--;   

            if (i <= j) {   

                temp = numbers[i];   

                numbers[i] = numbers[j];   

                numbers[j] = temp;   

                i++;   

                j--;   

            }   

        } while (i <= j);   

        if (start < j)   

            quickSort(numbers, start, j);   

        if (end > i)   

            quickSort(numbers, i, end);   

    }   

}  

7.归并排序

速度仅次于快排，内存少的时候使用，可以进行并行计算的时候使用。

选择相邻两个数组成一个有序序列。

选择相邻的两个有序序列组成一个有序序列。

重复第二步，直到全部组成一个有序序列。 

代码实现如下：

public static void mergeSort(int[] numbers, int left, int right) {   

    int t = 1;// 每组元素个数   

    int size = right - left + 1;   

    while (t < size) {   

        int s = t;// 本次循环每组元素个数   

        t = 2 * s;   

        int i = left;   

        while (i + (t - 1) < size) {   

            merge(numbers, i, i + (s - 1), i + (t - 1));   

            i += t;   

        }   

        if (i + (s - 1) < right)   

            merge(numbers, i, i + (s - 1), right);   

    }   

}   

private static void merge(int[] data, int p, int q, int r) {   

    int[] B = new int[data.length];   

    int s = p;   

    int t = q + 1;   

    int k = p;   

    while (s <= q && t <= r) {   

        if (data[s] <= data[t]) {   

            B[k] = data[s];   

            s++;   

        } else {   

            B[k] = data[t];   

            t++;   

        }   

        k++;   

    }   

    if (s == q + 1)   

        B[k++] = data[t++];   

    else  

        B[k++] = data[s++];   

    for (int i = p; i <= r; i++)   

        data[i] = B[i];   

}  

8.基数排序

用于大量数，很长的数进行排序时。

将所有的数的个位数取出，按照个位数进行排序，构成一个序列。

将新构成的所有的数的十位数取出，按照十位数进行排序，构成一个序列。 

代码实现如下：

public void sort(int[] array) {

        //首先确定排序的趟数;     

        int max = array[0];

        for (int i = 1; i < array.length; i++) {

            if (array[i] > max) {

                max = array[i];

            }

        }

        int time = 0;

        //判断位数;     

        while (max > 0) {

            max /= 10;

            time++;

        }

        //建立10个队列;     

        List<ArrayList> queue = new ArrayList<ArrayList>();

        for (int i = 0; i < 10; i++) {

            ArrayList<Integer> queue1 = new ArrayList<Integer>();

            queue.add(queue1);

        }

        //进行time次分配和收集;     

        for (int i = 0; i < time; i++) {

            //分配数组元素;     

            for (int j = 0; j < array.length; j++) {

                //得到数字的第time+1位数;   

                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;//元素计数器;     

            //收集队列元素;     

            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++;

                }

            }

        }

    }

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