排序算法整理

2017-08-07  本文已影响0人  博客的博客

排序算法总览

排序大的分类可以分为两种:内排序和外排序。在排序过程中,全部记录存放在内存,则称为内排序,如果排序过程中需要使用外存,则称为外排序。下面讲的排序都是属于内排序。内排序有可以分为以下几类:
(1)、插入排序:直接插入排序、二分法插入排序、希尔排序。
(2)、选择排序:简单选择排序、堆排序。
(3)、交换排序:冒泡排序、快速排序。
(4)、归并排序
(5)、线性时间排序:计数排序、基数排序、桶排序
算法杂度以及稳定性分析
假定在待排序的记录序列中,存在多个具有相同的关键字的记录,若经过排序,这些记录的相对次序保持不变,即在原序列中,ri=rj,且ri在rj之前,而在排序后的序列中,ri仍在rj之前,则称这种排序算法是稳定的;否则称为不稳定的。

排序算法整理.png

图片名词解释:
n: 数据规模
k:“桶”的个数
In-place: 占用常数内存,不占用额外内存
Out-place: 占用额外内存


冒泡排序

    public static void bubbleSort(int[] arr) {
        if(arr == null || arr.length == 0)
            return ;
        for(int i=0; i<arr.length-1; i++) {
            for(int j=arr.length-1; j>i; j--) {
                if(arr[j] < arr[j-1]) {
                    int temp = arr[j-1];
                    arr[j-1] = arr[j];
                    arr[j] = temp;
                }
            }
        }
    }

选择排序

    public static void selectSort(int[] arr) {
        if (arr == null || arr.length == 0)
            return;
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            int minIndex = i;
            for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
                if (arr[j] < arr[minIndex]) {
                    minIndex = j;
                }
            }
            if (minIndex != i) {
                int temp = arr[i];
                arr[i] = arr[minIndex];
                arr[minIndex] = temp;
            }
        }
    }

插入排序

    public static void insertSort(int[] arr) {
        if (arr == null || arr.length == 0)
            return;
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            int j = i;
            int target = arr[i];
            while (j > 0 && target < arr[j - 1]) {
                arr[j] = arr[j - 1];
                j--;
            }
            arr[j] = target;
        }
    }

快速排序

    public static int partition(int[] arr, int left, int right) {
        int pivotKey = arr[left];
        while (left < right) {
            while (left < right && arr[right] >= pivotKey)
                right--;
            arr[left] = arr[right];
            while (left < right && arr[left] <= pivotKey)
                left++;
            arr[right] = arr[left];
        }
        arr[left] = pivotKey;
        return left;
    }

    public static void quickSort(int[] arr, int left, int right) {
        if (left >= right)
            return;
        int pivotPos = partition(arr, left, right);
        quickSort(arr, left, pivotPos - 1);
        quickSort(arr, pivotPos + 1, right);
    }

    public static void sort(int[] arr) {
        if (arr == null || arr.length == 0)
            return;
        quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
    }

堆排序

    public static void heapAdjust(int[] arr, int start, int end) {
        int temp = arr[start];
        for (int i = 2 * start + 1; i <= end; i *= 2) {
            //左右孩子的节点分别为2*i+1,2*i+2
            //选择出左右孩子较小的下标
            if (i < end && arr[i] < arr[i + 1]) {
                i++;
            }
            if (temp >= arr[i]) {
                break; //已经为大顶堆,=保持稳定性。
            }
            arr[start] = arr[i]; //将子节点上移
            start = i; //下一轮筛选
        }
        arr[start] = temp; //插入正确的位置
    }


    public static void heapSort(int[] arr) {
        if (arr == null || arr.length == 0)
            return;
        //建立大顶堆
        for (int i = arr.length / 2; i >= 0; i--) {
            heapAdjust(arr, i, arr.length - 1);
        }
        for (int i = arr.length - 1; i >= 0; i--) {
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[0];
            arr[0] = temp;
            heapAdjust(arr, 0, i - 1);
        }
    }

希尔排序

    public static void shellInsert(int[] arr, int d) {
        for (int i = d; i < arr.length; i++) {
            int j = i - d;
            int temp = arr[i];    //记录要插入的数据
            while (j >= 0 && arr[j] > temp) {  //从后向前,找到比其小的数的位置
                arr[j + d] = arr[j];    //向后挪动
                j -= d;
            }
            if (j != i - d)    //存在比其小的数
                arr[j + d] = temp;
        }
    }

    public static void shellSort(int[] arr) {
        if (arr == null || arr.length == 0)
            return;
        int d = arr.length / 2;
        while (d >= 1) {
            shellInsert(arr, d);
            d /= 2;
        }
    }

归并排序

    public static void mergeSort(int[] arr) {
        mSort(arr, 0, arr.length - 1);
    }


    public static void mSort(int[] arr, int left, int right) {
        if (left >= right)
            return;
        int mid = (left + right) / 2;
        mSort(arr, left, mid); //递归排序左边
        mSort(arr, mid + 1, right); //递归排序右边
        merge(arr, left, mid, right); //合并
    }


    public static void merge(int[] arr, int left, int mid, int right) {
        //[left, mid] [mid+1, right]
        int[] temp = new int[right - left + 1]; //中间数组
        int i = left;
        int j = mid + 1;
        int k = 0;
        while (i <= mid && j <= right) {
            if (arr[i] <= arr[j]) {
                temp[k++] = arr[i++];
            } else {
                temp[k++] = arr[j++];
            }
        }
        while (i <= mid) {
            temp[k++] = arr[i++];
        }
        while (j <= right) {
            temp[k++] = arr[j++];
        }
        for (int p = 0; p < temp.length; p++) {
            arr[left + p] = temp[p];
        }
    }

计数排序

    public static void countSort(int[] arr) {
        if (arr == null || arr.length == 0)
            return;
        int max = max(arr);
        int[] count = new int[max + 1];
        Arrays.fill(count, 0);
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            count[arr[i]]++;
        }
        int k = 0;
        for (int i = 0; i <= max; i++) {
            for (int j = 0; j < count[i]; j++) {
                arr[k++] = i;
            }
        }
    }

    public static int max(int[] arr) {
        int max = Integer.MIN_VALUE;
        for (int ele : arr) {
            if (ele > max)
                max = ele;
        }
        return max;
    }

桶排序

    public static void bucketSort(int[] arr) {
        if (arr == null && arr.length == 0)
            return;
        int bucketNums = 10; //这里默认为10,规定待排数[0,100)
        List<List<Integer>> buckets = new ArrayList<List<Integer>>(); //桶的索引
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            buckets.add(new LinkedList<Integer>()); //用链表比较合适
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            buckets.get(f(arr[i])).add(arr[i]);
        }
        for (int i = 0; i < buckets.size(); i++) {
            if (!buckets.get(i).isEmpty()) {
                Collections.sort(buckets.get(i)); //对每个桶进行快排
            }
        }
        int k = 0;
        for (List<Integer> bucket : buckets) {
            for (int ele : bucket) {
                arr[k++] = ele;
            }
        }
    }
    public static int f(int x) {
        return x / 10;
    }

基数排序

    public static void radixSort(int[] arr) {
        if (arr == null && arr.length == 0)
            return;
        int maxBit = getMaxBit(arr);
        for (int i = 1; i <= maxBit; i++) {
            List<List<Integer>> buf = distribute(arr, i); //分配
            collecte(arr, buf); //收集
        }
    }

    public static List<List<Integer>> distribute(int[] arr, int iBit) {
        List<List<Integer>> buf = new ArrayList<List<Integer>>();
        for (int j = 0; j < 10; j++) {
            buf.add(new LinkedList<Integer>());
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            buf.get(getNBit(arr[i], iBit)).add(arr[i]);
        }
        return buf;
    }


    public static void collecte(int[] arr, List<List<Integer>> buf) {
        int k = 0;
        for (List<Integer> bucket : buf) {
            for (int ele : bucket) {
                arr[k++] = ele;
            }
        }
    }


    public static int getMaxBit(int[] arr) {
        int max = Integer.MIN_VALUE;
        for (int ele : arr) {
            int len = (ele + "").length();
            if (len > max)
                max = len;
        }
        return max;
    }

    public static int getNBit(int x, int n) {
        String sx = x + "";
        if (sx.length() < n)
            return 0;
        else
            return sx.charAt(sx.length() - n) - '0';
    }

参考文章

http://www.cnblogs.com/wxisme/p/5243631.html
http://blog.csdn.net/sunxianghuang/article/details/51872360

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