java实现几种简单的排序算法

public class SimpleAri {
    public static void main(String[] args) {
        
        int[] t = {11, 21, 22, 1, 6, 10, 3, 2, 12, 9, 0, 15, 6, 19, 9, 32, 11, 8, 4, 7, 5, 3, 2};
        

//        int[] a = test1();
        
        System.out.println("排序前：" + Arrays.toString(t));

        System.out.println("直接插入排序后：" + Arrays.toString(directSort1(t)));
        
        System.out.println("希尔排序后：" + Arrays.toString(directSort1(sheelSort(t))));
        
        System.out.println("简单选择排序后：" + Arrays.toString(directSort1(selectSort(t))));
        
        System.out.println("冒泡排序后：" + Arrays.toString(bubbleSort(t)));
        
        System.out.println("快速排序后：" + Arrays.toString(quickSort(t, 0, t.length-1)));
        
        System.out.println("归并排序后：" + Arrays.toString(mergeSort(t, 0, 2)));
        
        System.out.println("基数排序后：" + Arrays.toString(baseNumSort(t)));
        
        
    }
    
    //标准输入输出
    private static int[] test1() {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int l=scanner.nextInt();
        int[] num = new int[l];
        for(int i = 0; i<l && scanner.hasNext(); i++){
            num[i] = scanner.nextInt();
        }
        return num;
    }
    
    /**
     * 1 直接插入排序
     * 对n个无序的数，进行直接插入排序（假设升序排列）
     * 1 拿出1个数
     * 2 拿出下一个数，与已有的数的序列比较，找到按升序排列应放的位置
     * 3 继续取数，进行第2步，直到把所有n个数排列完成
     * */
    
    //自己写的方法
    public static int[] directSort(int[] a){
        int[] b = new int[a.length];
        b[0] = a[0];
        for(int i = 1; i < a.length; i++){//取出a中的每个值
            int posion = i;          //把posion定位到数组b当前有意义的最大位的后一位，即第i位
            for(int j = 0; j < i; j++){//把取出的值和b中的比较并记录应在的位置到posion中
                if(a[i]<b[j]){
                    posion = j;
                    break;//
                }
            }
            for(int n = i; n > posion; n--){ //把b[posion]到b[i]都后移一位
                b[n] = b[n-1];
            }
            b[posion] = a[i];
        }
        return b;
    }
    
    //网上大牛的方法
    public static int[] directSort1(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最大位置
            while(j>=0&&a[j]>insertNum){
                //序列从后到前循环，找到第一个大于insertNum的位置，
                //并将这个位置到第i-1个位置的所有值向后移位覆盖一位
                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。
        }
        return a;
    }

    
    /**
     * 2 希尔排序
     * 对于直接插入排序问题，数据量巨大时，用希尔排序解决
     * 希尔排序的原理就是先用小范围微调，微调方法就是局部用插入排序，增大局部顺序性，逐渐增加范围，直到所有数一起被调整。
     * 随着范围增大，数据整体的顺序性也越来越良好，降低了排序的复杂度
     * 方法：
     * 1）将数的个数设为n，取奇数k=n/2，将下标差值为k的数分为一组，构成有序序列。
     * 2）再取k=k/2 ，将下标差值为k的数分为一组，构成有序序列。
     * 3）重复第二步，直到k=1执行简单插入排序。
     * */
    public static int[] sheelSort(int[] a){
        int n = a.length;
        int k = n/2;
        for(int i=0; i<k; i++){             //根据k分组
            //分组插入排序
            for(int j=1; (i+j*k)<n; j++){   //分别取出组里的所有数据做插入排序
                for(int x=0; x<j && (a[i+j*k]<a[i+x*k]); x++){//条件成立时，交换
                    int num = a[i+j*k];
                    a[i+j*k] = a[i+x*k];
                    a[i+x*k] = num;
                }
            }
            k = k/2;
        }
        return a;
    }
    //网上的方法
    public static int[] sheelSort1(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;
                }
            }
        }
        return a;
    }
    
    /**
     * 3 简单选择排序
     * 步骤：
     * 1）遍历整个序列，将最小的数放在最前面。
     * 2）遍历剩下的序列，将最小的数放在最前面。
     * 3）重复第二步，直到只剩下一个数。
     * */
    //我的方法
    public static int[] selectSort(int[] a){
        for(int i=0; i<a.length-1; i++){
            int num = i;//最小数序号，默认为余下数组的顺序第一个数
            for(int j=i+1; j<a.length; j++){//找出最小数的序号
                if(a[j]<a[num]){
                    num = j;
                }
            }
            //交换
            int x = a[i];
            a[i] = a[num];
            a[num] = x;
        }
        return a;
    }

    //网上的方法(和我自己写的一样，顺序稍有不同)
    public static int[] selectSort1(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;
        }
        return a;
    }
    
    /**
     * 4 冒泡排序
     * 1）将序列中所有元素两两比较，将最大的放在最后面。
     * 2）将剩余序列中所有元素两两比较，将最大的放在最后面。
     * 3）重复第二步，直到只剩下一个数。
     * */
    public static int[] bubbleSort(int[] a){
        for(int nums=a.length; nums>1; nums--){
            int index = 0;
            for(int i=1; i<nums; i++){
                if(a[i] > a[index]){//找出最大值的坐标
                    index = i;
                }
            }
            //交换最后一位和最大值
            int num = a[nums-1];
            a[nums-1] = a[index];
            a[index] = num;
        }
        return a;
    }
    //web上的方法
    public static int[] bubbleSort1(int[] a){
        for(int i=0; i<a.length; i++){//重复n次
            for(int j=0; j+1<a.length; j++){
                if(a[j] > a[j+1]){
                    int num = a[j+1];
                    a[j+1] = a[j];
                    a[j] = num;
                }
            }
        }
        return a;
    }
    
    /**
     * 5 快速排序
     * 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。
     * */
    public static int[] quickSort(int[] a, int start, int end) {   
        if (start < end) {   
            int base = a[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 ((a[i] < base) && (i < end))   
                    i++;   //如果当前值小于基准值，那么符合小值在左规则，循环找下一个值，否则跳出
                while ((a[j] > base) && (j > start))   
                    j--;   //如果当前值大于基准值，那么符合大值在右原则，循环找下一个值，否则跳出
                if (i <= j) {   
                    temp = a[i];   
                    a[i] = a[j];   
                    a[j] = temp;   
                    i++;   
                    j--;   
                }   
            } while (i <= j);   
            if (start < j)   
                quickSort(a, start, j);   
            if (end > i)   
                quickSort(a, i, end);   
        } 
        return a;
    }
    //网上的方法
    public static void quickSort1(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);   
        }   
    }

    
    /**
     * 6 归并排序
     * 1）选择相邻两个数组成一个有序序列。
     * 2）选择相邻的两个有序序列组成一个有序序列。
     * 3}重复第二步，直到全部组成一个有序序列。
     * */
    public static int[] mergeSort(int a[], int start, int step){
        if(start < a.length){
            //设置组的开头和结尾[,)  左开右闭
            int end = start + step;
            if(end <= a.length){
                //排序算法
                for(int i=start; i<end; i++){
                    int index = i;
                    for(int j = i; j<end; j++){
                        if(a[j] < a[index]){
                            index = j;
                        }
                    }
                    int num = a[i];
                    a[i] = a[index];
                    a[index] = num;
                }
                start = end;
                mergeSort(a, start, step);
            }else {
                end = a.length;
                //排序算法
                for(int i=start; i<end; i++){
                    int index = i;
                    for(int j = i+1; j<end; j++){
                        if(a[j] < a[index])
                            index = j;
                    }
                    int num = a[i];
                    a[i] = a[index];
                    a[index] = num;
                }
                
                //解决上述限制条件的缺陷：当step大于a的长度后，就会无限循环的执行else后的语句
                if(step > a.length){
                    return a;
                }
                start = 0;
                step = step * 2;
                mergeSort(a, start, step);
            }
        }
        return a;
    }
    //网上的方法
    public static void mergeSort1(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];   
    }
    
    /**
     * 7 基数排序
     * 假设一个数组中最大元素的位数是百位
     * 那么步骤如下：
     * 1）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。
     * 2）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。
     * 3）以此类推，一直到百位
     * */
    public static int[] baseNumSort(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++;
                }
            }
        }
        return array;
    }
}

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