8大排序算法的java实现--做个人收藏

      排序算法分为内部排序和外部排序，内部排序是数据记录在内存中进行排序，而外部排序是因为数据量太大，一次不能容纳全部的排序记录，在排序过程中需要访问外存。这里只讨论内部排序，常见的内部排序算法有：插入排序、希尔排序、选择排序、堆排序、冒泡排序、快速排序、归并排序、及基数排序。

1、插入排序

插入排序是一种最简单直观的排序算法，它的工作原理是通过构建有序序列，对于未排序的数据，在已排序序列中从后往前扫描，找到相应位置并插入。算法步骤如下：

• 将第一个待排序序列第一个元素看做一个有序序列，把第二个元素到最后一个元素当成未排序序列；
• 从头到尾一次扫描未排序序列，将扫描到的每个元素插入有序序列的适当位置，即满足有序的顺序，若相等，则插入到这个相等元素的后面。

插入排序java代码：

public class InsertSort {
    public static void insertSort(int []data){
        for(int i=0;i<data.length-1;i++){
            int temp=data[i+1];
            int j=i;
            while(j>-1&&data[j]>temp){
                data[j+1]=data[j];
                j--;
            }
            data[j+1]=temp;
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        int data[]=new int[]{12,5,44,11,50,9};
        insertSort(data);
        for(int i:data){
            System.out.println(i);
        }
    }

}

2、希尔排序

希尔排序也称为递减增量排序算法，是插入排序的一种改进，其思想是：先将整个待排序的序列分割成若干子序列分别进行直接插入排序，待整个序列中的记录“基本有序”时，再对全体记录进行依次直接插入排序。算法步骤如下：

• 选择一个增量序列t1,t2,...,tk，其中ti>tj，tk=1；
• 增量序列个数为k，对序列进行k趟插入排序;
• 每趟排序，根据对应的增量ti，将待排序序列分割成若干长度为m得子序列，然后对各子序列进行直接插入排序，当ti为1时，是对“基本有序”的整个序列排序。

 希尔排序实现：

public class SellSort {
    public static void sellSort(int []data){
        int []step=new int[]{6,3,1};
        int i,j,k;
        for(int s:step){
            for(i=0;i<s;i++){
                for(j=i;j<data.length-s;j+=s){
                    k=j;
                    int temp=data[j+s];
                    while(k>-1&&data[k]>temp){
                        data[k+s]=data[k];
                        k-=s;
                    }
                    data[k+s]=temp;
                }
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        int []data=new int[]{12,5,44,11,50,9,23,32};
        sellSort(data);
        for(int i:data){
            System.out.println(i);
        }
    }

}

3、选择排序

 选择排序是一种简单直观的排序算法，基本思想是：对待排序序列进行扫描，每次找到最小（大）的元素，然后和未排序序列的首元素进行交换，直到所有的待排序序列都是有序的为止。算法步骤如下：

• 首先在未排序序列中找到最小（大）元素，存放到排序序列的起始位置；
• 再从剩余未排序序列中继续寻找最小（大）元素，然后放到已排序序列的末尾；
• 重复第二步，直到所有元素排序完毕。

 选择排序实现代码：

public class SelectSort {

    public static void selectSort(int []data){
        for(int i=0;i<data.length;i++){
            int minIndex=i;//每次记录值最小的下标
            int temp;
            for(int j=i+1;j<data.length;j++){
                if(data[j]<data[minIndex]) minIndex=j;
            }
            temp=data[i];
            data[i]=data[minIndex];
            data[minIndex]=temp;
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        int []data=new int[]{12,5,44,11,50,9};
        selectSort(data);
        for(int i:data){
            System.out.println(i);
        }
    }

}

4、堆排序

 堆排序是利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法。这个堆所满足的性质是：子结点的键值总是不小于（不大于）它的父结点。算法基本步骤如下：

• 把未排序序列创建成为一个堆；
• 把堆首（为最大（小）值）和堆尾互换；
• 堆的规模减1，调整堆；
• 重复，直到所有元素排序完成。

 堆排序实现：

public class HeapSort {
    //初始化数组为最大堆
    private static void initCreateHeap(int []data){
        for(int i=data.length/2-1;i>=0;i--){
            adjHeap(data,data.length,i);
        }
    }
    //调整结点data[h],使之满足最大堆，n为data中剩余未排序的元素的个数
    private static void adjHeap(int []data,int n,int h){
        int i=h;
        int l=2*i+1;
        int temp=data[i];
        boolean flag=true;
        while(l<n&&flag){
            if(l+1<n&&data[l]<data[l+1]) l++;
            if(temp>data[l]){
                flag=false;
            }else{
                data[i]=data[l];
                data[l]=temp;
                i=l;
                l=2*i+1;
            }
        }
    }
    public static void heapSort(int []data){
        initCreateHeap(data);
        for(int i=data.length-1;i>0;i--){
            int temp=data[i];
            data[i]=data[0];
            data[0]=temp;
            adjHeap(data,i,0);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        int []data=new int[]{12,5,44,11,50,9,23,32};
        heapSort(data);
        for(int i:data){
            System.out.println(i);
        }
    }

}

5、冒泡排序

 冒泡排序的基本思想是遍历未排序序列，把相邻的元素调整为有序，这样每次都会有最大（小）的元素出现在未排序序列的末尾，就跟冒泡泡一样，把这些元素有序地排出来了。算法步骤：

• 比较相邻的元素。如果不满足有序序列，就交换它们；
• 对每一对相邻元素都做同样的工作，从头到尾，最后末尾元素会是最大的数；
• 未排序的元素个数减1，重复以上工作。

 算法实现代码：

public class BubbleSort {
    public static void bubbleSort(int []data){
        boolean flag=false;//标志位，如果有序可以提前结束循环
        for(int i=0;i<data.length;i++){
            if(flag) break;
            flag=true;
            for(int j=0;j<data.length-1-i;j++){
                if(data[j]>data[j+1]){
                    int temp=data[j];
                    data[j]=data[j+1];
                    data[j+1]=temp;
                    flag=false;
                }
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        int []data=new int[]{12,5,44,11,50,9};
        bubbleSort(data);
        for(int i:data){
            System.out.println(i);
        }
    }

}

6、快速排序

 快速排序的算法使用分治的策略来进行排序的，对于按从小到大的排序具体的实现步骤如下：

• 从数据序列中选出一个元素当基准
• 把比基准小的所有元素放到基准之前，把所有比基准大的元素放到基准之后，这样就把序列划分为以基准为分界的两个分区，基准之前分区的所有元素都比基准小，基准之后的分区的所有元素都比基准大；
• 两个分区递归的重复以上步骤，直到分区的元素个数小于1。

 快速排序实现;

public class QuickSort {
    public static void quickSort(int []data,int s,int e){
        int i=s,j=e;
        int temp=data[s];
        while(i<j){
            while(i<j){
                if(data[j]<temp) {
                    data[i]=data[j];
                    i++;
                    break;
                }
                j--;
            }
            while(i<j){
                if(data[i]>temp) {
                    data[j]=data[i];
                    j--;
                    break;
                    }
                i++;
                }
        }
        data[i]=temp;
        if(s<i)quickSort(data,s,i-1);
        if(j<e)quickSort(data,j+1,e);
    }
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        int []data=new int[]{12,5,44,11,50,9};
        quickSort(data,0,data.length-1);
        for(int i:data){
            System.out.println(i);
        }
    }

}

7、归并排序

归并排序是建立在归并操作上的一种有效的排序算法，也在采用分治的策略，算法步骤如下;

• 申请空间，使其大小为两个有序序列的和，该空间用来存放合并后的序列；
• 设定指针分别指向有序序列的起始位置；
• 比较两个指针所指向的元素，选择适当的加入合并空间，并移动指针；
• 重复第3步，直到某一指针到达序列尾；
• 将另一序列剩下的元素直接复制到合并序列末尾。

 归并算法实现代码：

public class MergeSort {
    //一次归并，k为归并子数组的长度，temp保存归并的中间结果
    private static void merge(int []data,int []temp,int k){
        int l1=0,l2,u1,u2;
        int n=data.length;
        int i,j,m=0;
        
        while(l1+k<=n-1){
            u1=l1+k-1;
            l2=u1+1;
            u2=(l2+k>n)?n-1:l2+k-1;
            
            for(i=l1,j=l2;i<=u1&&j<=u2;){
                if(data[i]<data[j]){
                    temp[m++]=data[i++];
                }else{
                    temp[m++]=data[j++];
                }
            }
            //若子数组1还有剩余的数据，则直接加入temp数组
            while(i<=u1){
                temp[m++]=data[i++];
            }
            //若子数组2还有剩余的数据，则直接加入temp数组
            while(j<=u2){
                temp[m++]=data[j++];
            }
            l1=u2+1;
        }
        //将剩余的只够一组的数据加进来
        for(i=l1;i<n;){
            temp[m++]=data[i++];
        }
        
    }
    public static void mergeSort(int []data){
        int []temp=new int[data.length];
        int k=1;
        while(k<data.length){
            merge(data,temp,k);
            for(int j=0;j<data.length;j++) data[j]=temp[j];
            k*=2;
        }
        
    }
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        int []data=new int[]{12,5,44,11,50,9,23,32,27};
        mergeSort(data);
        for(int i:data){
            System.out.println(i);
        }
    }

}

8、基数排序

 基数排序也叫做桶排序，是一种非比较型的整数排序算法，基本思想是将整数按位切割成不同的数字，然后放到不同的桶里面，然后根据桶的规则有序输出。实现步骤如下：

• 初始化d个桶，d为序列中数字的进制；
• 按照关键字最低位数值依次放入桶中，然后分别按照桶号顺序元素进桶先后次序收集数据元素，这样就得到一个新的排列，这个过程称为一次基数排序；
• 然后分别按照次地位直到最高位的顺序进行一次基数排序，进行m次基数排序后就会得到有序序列，这里的m是整数序列的最高位数。

 基数排序代码：

public class RadixSort {
    private static void radixSort(int []data,int m,int d){
        int i,j,k,power=1;
        int n=data.length;
        Queue []q=new LinkedList[d];
        
        //初始化队列数组
        for(i=0;i<d;i++){
            q[i]=new LinkedList();
        }
        //进行m次桶排序
        for(i=0;i<m;i++){
            for(j=0;j<n;j++){
                k=data[j]/power-(data[j]/(power*d))*d;//取得每个数第i位的值
                q[k].add(data[j]);
            }
            for(k=0,j=0;j<d;j++){
                while(!q[j].isEmpty()){
                    data[k++]=(Integer)q[j].remove();
                }
            }
            power*=d;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        int []data=new int[]{710,841,342,45,686,6,429,134,68,264};
        int m=3,d=10;//关键字是m位d进制的
        radixSort(data,m,d);
        for(int i:data){
            System.out.println(i);
        }
    }

}

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以上排序算法归纳：