java排序算法大全.docx
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java排序算法大全.docx
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java排序算法大全
java排序算法大全
为了便于管理,先引入个基础类:
package algorithms;
public abstract class Sorter
public abstract void sort(E[] array,int from ,int len);
public final void sort(E[] array)
{
sort(array,0,array.length);
}
protected final void swap(E[] array,int from ,int to)
{
E tmp=array[from];
array[from]=array[to];
array[to]=tmp;
}
}
一插入排序
该算法在数据规模小的时候十分高效,该算法每次插入第K+1到前K个有序数组中一个合适位置,K从0开始到N-1,从而完成排序:
package algorithms;
/**
* @author yovn
*/
public class InsertSorter
/* (non-Javadoc)
* @see algorithms.Sorter#sort(E[], int, int)
*/
public void sort(E[] array, int from, int len) {
E tmp=null;
for(int i=from+1;i { tmp=array[i]; int j=i; for(;j>from;j--) { if(pareTo(array[j-1])<0) { array[j]=array[j-1]; } else break; } array[j]=tmp; } } } 二冒泡排序 这可能是最简单的排序算法了,算法思想是每次从数组末端开始比较相邻两元素,把第i小的冒泡到数组的第i个位置。 i从0一直到N-1从而完成排序。 (当然也可以从数组开始端开始比较相邻两元素,把第i大的冒泡到数组的第N-i个位置。 i从0一直到N-1从而完成排序。 ) package algorithms; /** * @author yovn * */ public class BubbleSorter private static boolean DWON=true; public final void bubble_down(E[] array, int from, int len) { for(int i=from;i { for(int j=from+len-1;j>i;j--) { if(array[j].compareTo(array[j-1])<0) { swap(array,j-1,j); } } } } public final void bubble_up(E[] array, int from, int len) { for(int i=from+len-1;i>=from;i--) { for(int j=from;j { if(array[j].compareTo(array[j+1])>0) { swap(array,j,j+1); } } } } @Override public void sort(E[] array, int from, int len) { if(DWON) { bubble_down(array,from,len); } else { bubble_up(array,from,len); } } } 三选择排序 选择排序相对于冒泡来说,它不是每次发现逆序都交换,而是在找到全局第i小的时候记下该元素位置,最后跟第i个元素交换,从而保证数组最终的有序。 相对与插入排序来说,选择排序每次选出的都是全局第i小的,不会调整前i个元素了。 package algorithms; /** * @author yovn * */ public class SelectSorter /* (non-Javadoc) * @see algorithms.Sorter#sort(E[], int, int) */ @Override public void sort(E[] array, int from, int len) { for(int i=0;i { int smallest=i; int j=i+from; for(;j { if(array[j].compareTo(array[smallest])<0) { smallest=j; } } swap(array,i,smallest); } } } 四Shell排序 Shell排序可以理解为插入排序的变种,它充分利用了插入排序的两个特点: 1)当数据规模小的时候非常高效 2)当给定数据已经有序时的时间代价为O(N) 所以,Shell排序每次把数据分成若个小块,来使用插入排序,而且之后在这若个小块排好序的情况下把它们合成大一点的小块,继续使用插入排序,不停的合并小块,知道最后成一个块,并使用插入排序。 这里每次分成若干小块是通过“增量”来控制的,开始时增量交大,接近N/2,从而使得分割出来接近N/2个小块,逐渐的减小“增量“最终到减小到1。 一直较好的增量序列是2^k-1,2^(k-1)-1,.....7,3,1,这样可使Shell排序时间复杂度达到O(N^1.5) 所以我在实现Shell排序的时候采用该增量序列 package algorithms; /** * @author yovn */ public class ShellSorter /* (non-Javadoc) * Our delta value choose 2^k-1,2^(k-1)-1, .7,3,1. * complexity is O(n^1.5) * @see algorithms.Sorter#sort(E[], int, int) */ @Override public void sort(E[] array, int from, int len) { //1.calculate the first delta value; int value=1; while((value+1)*2 { value=(value+1)*2-1; } for(int delta=value;delta>=1;delta=(delta+1)/2-1) { for(int i=0;i { modify_insert_sort(array,from+i,len-i,delta); } } } private final void modify_insert_sort(E[] array, int from, int len,int delta) { if(len<=1)return; E tmp=null; for(int i=from+delta;i { tmp=array[i]; int j=i; for(;j>from;j-=delta) { if(pareTo(array[j-delta])<0) { array[j]=array[j-delta]; } else break; } array[j]=tmp; } } } 五快速排序 快速排序是目前使用可能最广泛的排序算法了。 一般分如下步骤: 1)选择一个枢纽元素(有很对选法,我的实现里采用去中间元素的简单方法) 2)使用该枢纽元素分割数组,使得比该元素小的元素在它的左边,比它大的在右边。 并把枢纽元素放在合适的位置。 3)根据枢纽元素最后确定的位置,把数组分成三部分,左边的,右边的,枢纽元素自己,对左边的,右边的分别递归调用快速排序算法即可。 快速排序的核心在于分割算法,也可以说是最有技巧的部分。 package algorithms; /** * @author yovn * */ public class QuickSorter /* (non-Javadoc) * @see algorithms.Sorter#sort(E[], int, int) */ @Override public void sort(E[] array, int from, int len) { q_sort(array,from,from+len-1); } private final void q_sort(E[] array, int from, int to) { if(to-from<1)return; int pivot=selectPivot(array,from,to); pivot=partion(array,from,to,pivot); q_sort(array,from,pivot-1); q_sort(array,pivot+1,to); } private int partion(E[] array, int from, int to, int pivot) { E tmp=array[pivot]; array[pivot]=array[to];//now to's position is available while(from! =to) { while(from if(from { array[to]=array[from];//now from's position is available to--; } while(from if(from { array[from]=array[to];//now to's position is available now from++; } } array[from]=tmp; return from; } private int selectPivot(E[] array, int from, int to) { return (from+to)/2; } } 六归并排序 算法思想是每次把待排序列分成两部分,分别对这两部分递归地用归并排序,完成后把这两个子部分合并成一个序列。 归并排序借助一个全局性临时数组来方便对子序列的归并,该算法核心在于归并。 package algorithms; import java.lang.reflect.Array; /** * @author yovn * */ public class MergeSorter /* (non-Javadoc) * @see algorithms.Sorter#sort(E[], int, int) */ @SuppressWarnings("unchecked") @Override public void sort(E[] array, int from, int len) { if(len<=1)return; E[] temporary=(E[])Array.newInstance(array[0].getClass(),len); merge_sort(array,from,from+len-1,temporary); } private final void merge_sort(E[] array, int from, int to, E[] temporary) { if(to<=from) { return; } int middle=(from+to)/2; merge_sort(array,from,middle,temporary); merge_sort(array,middle+1,to,temporary); merge(array,from,to,middle,temporary); } private final void merge(E[] array, int from, int to, int middle, E[] temporary) { int k=0,leftIndex=0,rightIndex=to-from; System.arraycopy(array, from, temporary, 0, middle-from+1); for(int i=0;i { temporary[to-from-i]=array[middle+i+1]; } while(k { if(temporary[leftIndex].compareTo(temporary[rightIndex])<0) { array[k+from]=temporary[leftIndex++]; } else { array[k+from]=temporary[rightIndex--]; } k++; } } } 七堆排序 堆是一种完全二叉树,一般使用数组来实现。 堆主要有两种核心操作, 1)从指定节点向上调整(shiftUp) 2)从指定节点向下调整(shiftDown) 建堆,以及删除堆定节点使用shiftDwon,而在插入节点时一般结合两种操作一起使用。 堆排序借助最大值堆来实现,第i次从堆顶移除最大值放到数组的倒数第i个位置,然后shiftDown到倒数第i+1个位置,一共执行N此调整,即完成排序。 显然,堆排序也是一种选择性的排序,每次选择第i大的元素。 package algorithms; /** * @author yovn * */ public class HeapSorter /* (non-Javadoc) * @see algorithms.Sorter#sort(E[], int, int) */ @Override public void sort(E[] array, int from, int len) { build_heap(array,from,len); for(int i=0;i { //swap max value to the (len-i)-th position swap(array,from,from+len-1-i); shift_down(array,from,len-1-i,0);//always shiftDown from 0 } } privatefinalvoid build_heap(E[] array, int from, int len) { int pos=(len-1)/2;//we start from (len-1)/2, because branch's node +1=leaf's node, and all leaf node is already a heap for(int i=pos;i>=0;i--) { shift_down(array,from,len,i); } } private final void shift_down(E[] array,int from, int len, int pos) { E tmp=array[from+pos]; int index=pos*2+1;//use left child while(index { if(index+1 { index+=1;//switch to right child } if(pareTo(array[from+index])<0) { array[from+pos]=array[from+index]; pos=index; index=pos*2+1; } els
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