八种基本的排序算法(JAVA)

插入排序

/**
 * 在要排序的一组数中，假设前面(n-1)[n>=2] 个数已经是排
 *
 * 好顺序的，现在要把第n个数插到前面的有序数中，使得这n个数
 *
 * 也是排好顺序的。如此反复循环，直到全部排好顺序。
 */
public class InsertSort {
    public static void InsertSort(int a[]){
        int temp = 0;
        for(int i =0;i<a.length;i++){
            int j = i-1;
            temp = a[i];
            for(;j>=0&&a[j]>temp;j--){
                a[j+1] = a[j];//将大于temp的整体后移一位
            }
            a[j+1] = temp;
        }
    }
}

希尔排序

/**
 * 算法先将要排序的一组数按某个增量d（n/2,n为要排序数的个数）分成若干组，每组中记录的下标相差d.
 * 对每组中全部元素进行直接插入排序，然后再用一个较小的增量（d/2）对它进行分组，在每组中再进行直接插入排序。
 * 当增量减到1时，进行直接插入排序后，排序完成。
 */
public class ShellSort {
    public static void shellSort(int[] a){
        int d = a.length;
        int temp = 0;
        while(true){
            d = d/2;
            for(int x=0;x<d;x++){
                for(int i=x+d;i<a.length;i+=d){
                    int j=i-d;
                    temp = a[i];
                    for(;j>=0&&temp<a[j];j-=d){
                        a[j+d]=a[j];
                    }
                    a[j+d] = temp;
                }
            }
            if(d==1)
                break;
        }
    }
}

选择排序

/**
 * 在要排序的一组数中，选出最小的一个数与第一个位置的数交换；
 *
 * 然后在剩下的数当中再找最小的与第二个位置的数交换，如此循环到倒数第二个数和最后一个数比较为止。
 */
public class SelectSort {
    public static void SelectSort(int a[]){
        int position = 0;
        for(int i=0;i<a.length;i++){
            position = i;
            int temp = a[i];
            for(int j=i+1;j<a.length;j++){
                if(a[j]<temp){
                    temp = a[j];
                    position = j;
                }
            }
            a[position] = a[i];
            a[i] = temp;
        }
    }
}

冒泡排序

public class BubbuleSort {
    /**
     * 在要排序的一组数中，对当前还未排好序的范围内的全部数，自上而下对相邻的两个数依次进行比较和调整，让较大的数往下沉，
     * 较小的往上冒。即：每当两相邻的数比较后发现它们的排序与排序要求相反时，就将它们互换。
     * @param array
     */
    public static void bubbleSort(int[] array){
        int length = array.length;
        int temp = 0;
        for(int j=0;j<length;j++){
            for(int i=0;i<length-1-j;i++){
                if(array[i]>array[i+1]){
                    temp = array[i];
                    array[i] = array[i+1];
                    array[i+1] = temp;
                }
            }
        }
    }
}

快速排序

/**
 * 选择一个基准元素,通常选择第一个元素或者最后一个元素,通过一趟扫描，将待排序列分成两部分,
 * 一部分比基准元素小,一部分大于等于基准元素,此时基准元素在其排好序后的正确位置,然后再用同样的方法递归地排序划分的两部分。
 */
public class QuickSort {
    /**
     * 快速排序
     * @param array 待排序数组
     * @param low 最低位
     * @param high 最高位
     */
    public static void quickSort(int[] array, int low, int high){
        if(low<high){
            int pivot = array[low];
            int i = low;
            int j = high;
            while(i<j){
                while(i<j&&array[j]>pivot) j--;
                if(i<j){
                    array[i] = array[j];
                    array[j] = pivot;
                    i++;
                }
                while(i<j&&array[i]<pivot) i++;
                if(i<j){
                    array[j] = array[i];
                    array[i] = pivot;
                    j--;
                }
            }
            array[i] = pivot;
            quickSort(array, low, i-1);
            quickSort(array, i+1, high);
        }
    }
}

堆排序

/**
 * 堆的定义如下：具有n个元素的序列（h1,h2,...,hn),当且仅当满足（hi>=h2i,hi>=2i+1）或（hi<=h2i,hi<=2i+1）(i=1,2,...,n/2)时称之为堆。
 * 在这里只讨论满足前者条件的堆。由堆的定义可以看出，堆顶元素（即第一个元素）必为最大项（大顶堆）。完全二叉树可以很直观地表示堆的结构。
 * 堆顶为根，其它为左子树、右子树。初始时把要排序的数的序列看作是一棵顺序存储的二叉树，调整它们的存储序，使之成为一个堆，这时堆的根节点的数最大。
 * 然后将根节点与堆的最后一个节点交换。然后对前面(n-1)个数重新调整使之成为堆。依此类推，直到只有两个节点的堆，并对它们作交换，最后得到有n个节点的有序序列。
 * 从算法描述来看，堆排序需要两个过程，一是建立堆，二是堆顶与堆的最后一个元素交换位置。所以堆排序有两个函数组成。一是建堆的渗透函数，二是反复调用渗透函数实现排序的函数。
 */
public class HeapSort {
    /**
     * 下沉调整
     * @param array 待调整的堆
     * @param parentIndex 要下沉的父节点
     * @param length 堆的有效大小
     */
    public static void downAdjust(int[] array, int parentIndex, int length){
        //temp保存父节点的值，用于最后的赋值
        int temp = array[parentIndex];
        int childIndex = 2*parentIndex + 1;
        while(childIndex < length){
            //如果有右孩子，且右孩子大于左孩子的值，则定位到右孩子
            if(childIndex+1<length && array[childIndex+1]>array[childIndex]){
                childIndex++;
            }
            //如果父节点大于任何一个孩子的值，直接跳出
            if(temp >= array[childIndex])
                break;
            //无需真正交换，单向赋值即可
            array[parentIndex] = array[childIndex];
            parentIndex = childIndex;
            childIndex = 2*childIndex + 1;
        }
        array[parentIndex] = temp;
    }

    /**
     * 堆排序
     * @param array 待调整的堆
     */
    public static void heapSort(int[] array){
        //1.把无序数组构建成二叉堆
        for(int i=(array.length-2)/2;i>=0;i--){
            downAdjust(array,i,array.length);
        }
        System.out.println(Arrays.toString(array));
        //2.循环删除堆顶元素，移动到集合尾部，调节堆产生新的堆顶
        for(int i=array.length-1;i>0;i--){
            //最后一个元素和第一个元素交换
            int temp = array[i];
            array[i] = array[0];
            array[0] = temp;
            //下沉调整最大堆
            downAdjust(array, 0 ,i);
        }
    }
}

归并排序

/**
 * 归并（Merge）排序法是将两个（或两个以上）有序表合并成一个新的有序表，即把待排序序列分为若干个子序列，每个子序列是有序的。
 * 然后再把有序子序列合并为整体有序序列。
 */
public class MergeSort {
    public static void mergeSort(int[] array, int left ,int right){
        if(left<right){
            //找出中间索引
            int mid = (left+right)/2;
            //对左边进行归并
            mergeSort(array, left, mid);
            //对右边进行归并
            mergeSort(array, mid+1, right);
            //合并
            merge(array, left, mid, right);
        }
    }

    /**
     * 将两个数组进行归并，归并前面2个数组已有序，归并后依然有序
     * @param array
     * @param left
     * @param mid
     * @param right
     */
    public static void merge(int[] array, int left, int mid, int right){
        int[] temp = new int[array.length];
        int i = left;//左序列指针
        int j = mid+1;//右序列指针
        int t = 0;//临时指针
        while(i<=mid&&j<=right){
            if(array[i]<array[j]){
                temp[t++] = array[i++];
            }else{
                temp[t++] = array[j++];
            }
        }
        while(i<=mid){//将左边元素全部填充到temp中
            temp[t++] = array[i++];
        }
        while(j<=right){//将右边元素全部填充到temp中
            temp[t++] = array[j++];
        }
        t = 0;
        //将temp中的元素全部拷贝到原数组中
        while(left<=right){
            array[left++] = temp[t++];
        }
    }
}

基数排序

/**
 * 将所有待比较数值（正整数）统一为同样的数位长度，数位较短的数前面补零。然后，从最低位开始，依次进行一次排序。
 * 这样从最低位排序一直到最高位排序完成以后,数列就变成一个有序序列。
 */
public class RadixSort {
    public static void radixSort(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<>();
        for(int i=0;i<10;i++){
            ArrayList<Integer> queue_temp = new ArrayList<>();
            queue.add(queue_temp);
        }

        //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> queue_temp = queue.get(x);
                queue_temp.add(array[j]);
                queue.set(x, queue_temp);
            }
        }
        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> queue_result = queue.get(k);
                array[count++] = queue_result.get(0);
                queue.remove(0);
            }
        }
    }
}