常见排序算法

排序分为两大类：

第一类：基于比较的排序

1  冒泡排序

public class BubbleSort {

    public static void main(String[] args) {
        int [] arr = new int[] {2,5,12,8,23,90,34};
        sort(arr);
        Arrays.stream(arr).forEach(x->System.out.print(x+ " "));
    }
    
    public static void sort(int [] arr) {
        for(int j = arr.length-1 ; j>0;j--) {
            for(int i = 0 ; i<j; i++) {
                if(arr[i] > arr[i+1]) {
                    swap(arr, i, i+1);
                }
            }
        }
    }
    
    
    public static void swap(int [] arr , int i , int j) {
        int temp =  arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }
}

2 选择排序

public class SelectionSort {

    public static void main(String[] args) {
        int [] arr = new int[] {2,5,12,8,23,90,34};
        sort(arr);
        Arrays.stream(arr).forEach(x->System.out.print(x+ " "));
        
    }
    
    
    public static void sort(int [] arr ) {
        for(int i=0 ; i<arr.length; i++) {
            int min = i;
            for(int j=i+1;j<arr.length;j++) {
                min = arr[j]<arr[min]?j:min;
            }
            swap(arr, min, i);
        }
    }
    
    
    public static void swap(int [] arr , int i , int j) {
        int temp =  arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }
    
}

3  插入排序

public class InsertSort {

    public static void main(String[] args) {
        int [] arr = new int[] {2,5,12,8,23,90,34};
        sort(arr);
        Arrays.stream(arr).forEach(x->System.out.print(x+ " "));
    }
    
    public static void sort(int [] arr ) {
        for(int i=1;i<arr.length;i++) {
            int j=i;
            while(j>0 ) {
                if( arr[j] < arr[j-1]) {
                    swap(arr,j,j-1);
                }
                j--;
            }
        }
        
    }
    
    
    public static void swap(int [] arr , int i , int j) {
        int temp =  arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }
}

4 归并排序

public class MergeSort {

    public static void main(String[] args) {
        int [] arr = new int[] {2,5,12,8,23,90,34};
        sort(arr, 0 , arr.length-1);
        Arrays.stream(arr).forEach(x->System.out.print(x+ " "));
    }
    
    public static void sort(int[] arr , int L , int R) {
        if(L == R) {
            return ;
        }
        int mid = L+((R-L)>>1);
        sort(arr,L,mid);
        sort(arr,mid+1,R);
        merge(arr,L,mid,R);
    }

    private static void merge(int [] arr, int L, int mid, int R) {
        int [] help = new int[R-L+1];
        int i = 0;
        int p1 = L;
        int p2 = mid+1;
        while(p1<=mid && p2<= R) {
            help[i++] =  arr[p1] < arr[p2]  ? arr[p1++]:arr[p2++];
        }
        while(p1<=mid) {
            help[i++] = arr[p1++];
        }
        while(p2<=R) {
            help[i++] = arr[p2++];
        }
        for(i= 0 ; i<help.length; i++ ) {
            arr[L+i] = help[i];
        }
    }

}

 5 随机快速

/**
 * 经典快排：每次取都是最后一个数做参考
 * 随机快排：每次随机取一个数和最后一个数交换后，再排序
 * 经典快排思路：每次取数组的最后一个数num为参照，将指定区域排序为，前半部分小于num,中间部分等于num，右半部分大于num，递归调用
 */
public class QuickSort {

    public static void main(String[] args) {

        int[] arr = new int[] { 2, 5, 12, 8, 6, 90, 34, 10, 10 };
        sort(arr, 0, arr.length - 1);
        Arrays.stream(arr).forEach(x -> System.out.print(x + " "));

    }

    public static void sort(int[] arr, int L, int R) {
        if (L < R) {
            //随机选择一个数和最后一个数交换
            swap(arr, L + (int)(Math.random()*(R-L+1)), R);
            int[] p = partion(arr, L, R);
            sort(arr, L, p[0] - 1);
            sort(arr, p[1] + 1, R);
        }
    }

    public static int[] partion(int[] arr, int L, int R) {
        int less = L - 1;
        int more = R;
        int cur = L;
        while (cur < more) {
            if (arr[cur] < arr[R]) {
                swap(arr, cur++, ++less);
            } else if (arr[cur] == arr[R]) {
                cur++;
            } else {
                // 假如arr[R]是10，这里交换后，more位置要比10大
                swap(arr, cur, --more);
            }
        }
        // 交换后，more位置一定是等于区域的最后一个
        swap(arr, R, more);
        return new int[] { less + 1, more };
    }

    public static void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }
}

 6 堆排序

/**
 * 
 * 堆排序的思路是:首先将数组组成一个大根堆，然后将数组的第一个和最后一个交换位置，在剩余的长度上进行堆调整，直到长度等于1
 *
 */
public class HeapSort {

    public static void main(String[] args) {
        
        int[] arr = new int[] { 2, 5, 12, 8, 6, 90, 34, 10, 10 };
        for(int i = 0 ;i<arr.length ; i++) {
            heapInsert(arr,i);
        }
        int size = arr.length;
        while (size > 0) {
            //将数组中最后的一个值和第一个交换
            swap(arr, 0, --size);
            //假如数组长度为10，第一次调整表示将数组最后一位除开，在堆长度9上进行调整
            heapify(arr, 0, size);
        }
        Arrays.stream(arr).forEach(x -> System.out.print(x + " "));
        
    }
    
    //当index位置的值变小了，重新调整堆结构，size为需要保留的堆的长度
    public static void heapify(int[] arr ,  int index, int size) {
        int left = index * 2 + 1;
        while (left < size) {
            //获取左右节点的较大值，假如右节点不存在，就取左节点的值
            int largest = left + 1 < size && arr[left + 1] > arr[left] ? left + 1 : left;
            largest = arr[largest] > arr[index] ? largest : index;
            if (largest == index) {
                break;
            }
            //假如左右子节点的较大值比父节点值大，就交换
            swap(arr, largest, index);
            index = largest;
            left = index * 2 + 1;
        }
    }
    
    
    //组成一个大根堆的过程
    public static void heapInsert(int[] arr, int index) {
        while (arr[index] > arr[(index - 1) / 2]) {
            swap(arr, index, (index - 1) / 2);
            index = (index - 1) / 2;
        }
    }
    
    public static void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }
}

第二类：非基于比较的排序

 1 计数排序思路：

 先获取数组arr最大值max，最小值min，初始化一个数组bucket，长度为max-min+1,
 遍历arr中元素时候，将元素值减去min,当成bucket的下标，bucket的值表示该下标出现的次数，
 然后依次遍历bucket,重新填充arr数组，得到新的数组就是排序后数组

public class CountSort {

    
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[] { 2, 5, 12, 8, 6, 90, 34, 10, 10 };
        sort(arr);
        Arrays.stream(arr).forEach(x -> System.out.print(x + " "));
    }
    
    public static void sort(int [] arr ) {
        //获取最大值和最小值
        int min = arr[0];
        int max = arr[0];
        for ( int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if(arr[i] < min) {
                min = arr[i];
            }
            if(arr[i] > max) {
                max = arr[i];
            }
        }
        //初始化一个桶，并向桶里装数据
        int [] bucket = new int[max-min+1];
        for(int j=0 ; j<arr.length; j++) {
            bucket[arr[j]-min]++;
        }
        //从桶里取数据，将原数组排序
        int index = 0;
        for(int i =0 ;i <bucket.length;i++) {
            while(bucket[i]-- > 0) {
                arr[index++] = i+min;
            }
        }
    }
    
}