(6)排序算法--- 冒泡、选择、插入《java数据结构与算法》一书第三章读书笔记。

来源：互联网发布：linux php权限设置编辑：程序博客网时间：2024/05/17 01:33

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线性查找O(N)：与N成正比 T=K*(N/2)
二分查找O(logN)：与log(N)成正比 T=k*log(N)

无序数组插入O(1)：常数 T=K
有序数组插入O(N)
无序数组删除O(N)
有序数组插入O(N)

O(1) 优秀
O(logN) 良好
O(N) 还可以
O(N^2) 差一些了
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冒泡选择插入
希尔快速

****冒泡排序
N个人队列，角标0~N-1，从低到高排队。
从队列最左边开始，比较0 1, 0高则两数交换。1高则什么也不做。然后移一个位置比较1 2。
左边的高就交换位置。以此类推。第一趟（N-1次比较）排序之后，最高的人处于队伍的最右边。
规则：
1 比较两个队员（0、1）如果左边的队员高，则交换位置
2 向右移动一个位置，比较下面的两个队员（1、2）
一直比较到队列的最右端，虽然没有把所有的队员都排好序，但是最高的队员已经处于队列的最右边了。
第一趟（N-1次比较）排序之后，最高的人处于队伍的最右边。（最大的项 ‘冒泡’ 到数组的顶端），
数组最顶端的数据确定。无需再排。
第二趟排序找出第二高的，放在n-2的位置。

关键代码<理解>：
public void bubbleSort() {
int out, in;
for(out=nElems-1; out>1; out--) // outer loop (backward <---)
for(in=0; in<out; in++) // inner loop (forward --->)
if( a[in] > a[in+1] ) // out of order?
swap(in, in+1); // swap them
} // end bubbleSort()

效率O(n^2)：
N个数据项，第一趟排序n-1此比较，第二趟n-2 以此类推....
(n-1)+(n-2)+...+1 = ( n*(n-1) )/2 约做了 n^2/2次比较

****选择排序
选择排序改进了冒泡排序，将必要的交换次数从O(N^2)减少到O(N)但是比较次数仍未O(N^2)
规则：
先把所有队员扫描一趟，从中挑出(选择)最矮的队员，将其和最左边的队员互换位置，
这样最矮的人再第一个位置确定下来,再从其余的队员中(选择出)最矮的放在第二个位置。以此类推。

更细节描述：
排序从最左边开始，记录下最左边球员身高，紫毛巾放在其前面。
用下一个球员的身高与第一个相比，如果这个更矮则第一个的身高，记下此人身高，
将紫毛巾放在其前面。否则不变。继续演这个队列走下。
走完第一趟，最矮的一个人就确定了，然后和处在0位置的问进行交换。
在下一趟排序中所做的事是一模一样的，只是忽略掉最左边的一个队员。

关键代码：
public void selectionSort(){
int out, in, min;
for(out=0; out<nElems-1; out++) // outer loop -->
{
min = out; // minimum min角标
for(in=out+1; in<nElems; in++) // inner loop -->
if(a[in] < a[min] ) // if min greater,
min = in; // we have a new min
swap(out, min); // swap them
} // end for(out)
} // end selectionSort()

效率O(n^2)：
但是选择排序比冒泡排序快。
将必要的交换次数从O(N^2)减少到O(N)但是比较次数仍未O(N^2)

****插入排序
虽然插入排序算法仍然需要O(N^2)时间，但一般情况下，比冒泡排序快一倍。比选择排序还快一点。

1.标记队员左边的局部有序，标记队员和右边的都没有排过序。
2.在局部有序中找到合适和位置插入被标记的队员。（需要部分已排序队员右移腾出位置存放被标记的队员）
为提供移动所需空间，就先让被标记的队员出列（程序中，这个数据项被存在一个临时变量中）
3.排完之后，被标记队员和左边的有序队列都拍好了。
4.将上次标记队员的下一个队员作为标记队员。开始新的循环。以此类推。

关键代码：
public void insertionSort()
{
int in, out;

for(out=1; out<nElems; out++) // out is dividing line
{
long temp = a[out]; // remove marked item
in = out; // start shifts at out
while(in>0 && a[in-1] >= temp) // until one is smaller,
{
a[in] = a[in-1]; // shift item to right
--in; // go left one position
}
a[in] = temp; // insert marked item
} // end for
} // end insertionSort()

效率：
O(N^2)

****对象排序
前面的排序算法使用基本数据类型，但排序却更多用于对象排序。而不是对基本数据类型排序。

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《1》折半查找--code// orderedArray.java// demonstrates ordered array class// to run this program: C>java OrderedApp////////////////////////////////////////////////////////////////class OrdArray   {   private long[] a;                 // ref to array a   private int nElems;               // number of data items   //-----------------------------------------------------------   public OrdArray(int max)          // constructor      {      a = new long[max];             // create array      nElems = 0;      }   //-----------------------------------------------------------   public int size()      { return nElems; }   //-----------------------------------------------------------   public int find(long searchKey)      {      int lowerBound = 0;      int upperBound = nElems-1;      int curIn;      while(true)         {         curIn = (lowerBound + upperBound ) / 2;         if(a[curIn]==searchKey)            return curIn;              // found it         else if(lowerBound > upperBound)            return nElems;             // can't find it         else                          // divide range            {            if(a[curIn] < searchKey)               lowerBound = curIn + 1; // it's in upper half            else               upperBound = curIn - 1; // it's in lower half            }  // end else divide range         }  // end while      }  // end find()   //-----------------------------------------------------------   public void insert(long value)    // put element into array      {      int j;      for(j=0; j<nElems; j++)        // find where it goes         if(a[j] > value)            // (linear search)            break;      for(int k=nElems; k>j; k--)    // move bigger ones up         a[k] = a[k-1];      a[j] = value;                  // insert it      nElems++;                      // increment size      }  // end insert()   //-----------------------------------------------------------   public boolean delete(long value)      {      int j = find(value);      if(j==nElems)                  // can't find it         return false;      else                           // found it         {         for(int k=j; k<nElems; k++) // move bigger ones down            a[k] = a[k+1];         nElems--;                   // decrement size         return true;         }      }  // end delete()   //-----------------------------------------------------------   public void display()             // displays array contents      {      for(int j=0; j<nElems; j++)       // for each element,         System.out.print(a[j] + " ");  // display it      System.out.println("");      }   //-----------------------------------------------------------   }  // end class OrdArray////////////////////////////////////////////////////////////////class OrderedApp   {   public static void main(String[] args)      {      int maxSize = 100;             // array size      OrdArray arr;                  // reference to array      arr = new OrdArray(maxSize);   // create the array      arr.insert(77);                // insert 10 items      arr.insert(99);      arr.insert(44);      arr.insert(55);      arr.insert(22);      arr.insert(88);      arr.insert(11);      arr.insert(00);      arr.insert(66);      arr.insert(33);      int searchKey = 55;            // search for item      if( arr.find(searchKey) != arr.size() )         System.out.println("Found " + searchKey);      else         System.out.println("Can't find " + searchKey);      arr.display();                 // display items      arr.delete(00);                // delete 3 items      arr.delete(55);      arr.delete(99);      arr.display();                 // display items again      }  // end main()   }  // end class OrderedApp###################################################################################################《2》冒泡排序--code// bubbleSort.java// demonstrates bubble sort// to run this program: C>java BubbleSortApp////////////////////////////////////////////////////////////////class ArrayBub   {   private long[] a;                 // ref to array a   private int nElems;               // number of data items//--------------------------------------------------------------   public ArrayBub(int max)          // constructor      {      a = new long[max];                 // create the array      nElems = 0;                        // no items yet      }//--------------------------------------------------------------   public void insert(long value)    // put element into array      {      a[nElems] = value;             // insert it      nElems++;                      // increment size      }//--------------------------------------------------------------   public void display()             // displays array contents      {      for(int j=0; j<nElems; j++)       // for each element,         System.out.print(a[j] + " ");  // display it      System.out.println("");      }//--------------------------------------------------------------   public void bubbleSort()      {      int out, in;      for(out=nElems-1; out>1; out--)   // outer loop (backward)         for(in=0; in<out; in++)        // inner loop (forward)            if( a[in] > a[in+1] )       // out of order?               swap(in, in+1);          // swap them      }  // end bubbleSort()//--------------------------------------------------------------   private void swap(int one, int two)      {      long temp = a[one];      a[one] = a[two];      a[two] = temp;      }//--------------------------------------------------------------   }  // end class ArrayBub////////////////////////////////////////////////////////////////class BubbleSortApp   {   public static void main(String[] args)      {      int maxSize = 100;            // array size      ArrayBub arr;                 // reference to array      arr = new ArrayBub(maxSize);  // create the array      arr.insert(77);               // insert 10 items      arr.insert(99);      arr.insert(44);      arr.insert(55);      arr.insert(22);      arr.insert(88);      arr.insert(11);      arr.insert(00);      arr.insert(66);      arr.insert(33);      arr.display();                // display items      arr.bubbleSort();             // bubble sort them      arr.display();                // display them again      }  // end main()   }  // end class BubbleSortApp////////////////////////////////////////////////////////////////###################################################################################################《3》选择排序--code// selectSort.java// demonstrates selection sort// to run this program: C>java SelectSortApp////////////////////////////////////////////////////////////////class ArraySel   {   private long[] a;                 // ref to array a   private int nElems;               // number of data items//--------------------------------------------------------------   public ArraySel(int max)          // constructor      {      a = new long[max];                 // create the array      nElems = 0;                        // no items yet      }//--------------------------------------------------------------   public void insert(long value)    // put element into array      {      a[nElems] = value;             // insert it      nElems++;                      // increment size      }//--------------------------------------------------------------   public void display()             // displays array contents      {      for(int j=0; j<nElems; j++)       // for each element,         System.out.print(a[j] + " ");  // display it      System.out.println("");      }//--------------------------------------------------------------   public void selectionSort()      {      int out, in, min;      for(out=0; out<nElems-1; out++)   // outer loop         {         min = out;                     // minimum         for(in=out+1; in<nElems; in++) // inner loop            if(a[in] < a[min] )         // if min greater,                min = in;               // we have a new min         swap(out, min);                // swap them         }  // end for(out)      }  // end selectionSort()//--------------------------------------------------------------   private void swap(int one, int two)      {      long temp = a[one];      a[one] = a[two];      a[two] = temp;      }//--------------------------------------------------------------   }  // end class ArraySel////////////////////////////////////////////////////////////////class SelectSortApp   {   public static void main(String[] args)      {      int maxSize = 100;            // array size      ArraySel arr;                 // reference to array      arr = new ArraySel(maxSize);  // create the array      arr.insert(77);               // insert 10 items      arr.insert(99);      arr.insert(44);      arr.insert(55);      arr.insert(22);      arr.insert(88);      arr.insert(11);      arr.insert(00);      arr.insert(66);      arr.insert(33);      arr.display();                // display items      arr.selectionSort();          // selection-sort them      arr.display();                // display them again      }  // end main()   }  // end class SelectSortApp////////////////////////////////////////////////////////////////###################################################################################################《4》插入排序--code// insertSort.java// demonstrates insertion sort// to run this program: C>java InsertSortApp//--------------------------------------------------------------class ArrayIns   {   private long[] a;                 // ref to array a   private int nElems;               // number of data items//--------------------------------------------------------------   public ArrayIns(int max)          // constructor      {      a = new long[max];                 // create the array      nElems = 0;                        // no items yet      }//--------------------------------------------------------------   public void insert(long value)    // put element into array      {      a[nElems] = value;             // insert it      nElems++;                      // increment size      }//--------------------------------------------------------------   public void display()             // displays array contents      {      for(int j=0; j<nElems; j++)       // for each element,         System.out.print(a[j] + " ");  // display it      System.out.println("");      }//--------------------------------------------------------------   public void insertionSort()      {      int in, out;      for(out=1; out<nElems; out++)     // out is dividing line         {         long temp = a[out];            // remove marked item         in = out;                      // start shifts at out         while(in>0 && a[in-1] >= temp) // until one is smaller,            {            a[in] = a[in-1];            // shift item to right            --in;                       // go left one position            }         a[in] = temp;                  // insert marked item         }  // end for      }  // end insertionSort()//--------------------------------------------------------------   }  // end class ArrayIns////////////////////////////////////////////////////////////////class InsertSortApp   {   public static void main(String[] args)      {      int maxSize = 100;            // array size      ArrayIns arr;                 // reference to array      arr = new ArrayIns(maxSize);  // create the array      arr.insert(77);               // insert 10 items      arr.insert(99);      arr.insert(44);      arr.insert(55);      arr.insert(22);      arr.insert(88);      arr.insert(11);      arr.insert(00);      arr.insert(66);      arr.insert(33);      arr.display();                // display items      arr.insertionSort();          // insertion-sort them      arr.display();                // display them again      }  // end main()   }  // end class InsertSortApp###################################################################################################《5》对象排序--code// objectSort.java// demonstrates sorting objects (uses insertion sort)// to run this program: C>java ObjectSortApp////////////////////////////////////////////////////////////////class Person   {   private String lastName;   private String firstName;   private int age;   //-----------------------------------------------------------   public Person(String last, String first, int a)      {                               // constructor      lastName = last;      firstName = first;      age = a;      }   //-----------------------------------------------------------   public void displayPerson()      {      System.out.print("   Last name: " + lastName);      System.out.print(", First name: " + firstName);      System.out.println(", Age: " + age);      }   //-----------------------------------------------------------   public String getLast()           // get last name      { return lastName; }   }  // end class Person////////////////////////////////////////////////////////////////class ArrayInOb   {   private Person[] a;               // ref to array a   private int nElems;               // number of data items//--------------------------------------------------------------   public ArrayInOb(int max)         // constructor      {      a = new Person[max];               // create the array      nElems = 0;                        // no items yet      }//--------------------------------------------------------------                                     // put person into array   public void insert(String last, String first, int age)      {      a[nElems] = new Person(last, first, age);      nElems++;                          // increment size      }//--------------------------------------------------------------   public void display()             // displays array contents      {      for(int j=0; j<nElems; j++)       // for each element,         a[j].displayPerson();          // display it      }//--------------------------------------------------------------   public void insertionSort()      {      int in, out;      for(out=1; out<nElems; out++)         {         Person temp = a[out];       // out is dividing line         in = out;                   // start shifting at out         while(in>0 && a[in-1].getLast().compareTo(temp.getLast())>0)            {            a[in] = a[in-1];         // shift item to the right            --in;                    // go left one position            }         a[in] = temp;               // insert marked item         }  // end for      }  // end insertionSort()//--------------------------------------------------------------   }  // end class ArrayInOb////////////////////////////////////////////////////////////////class ObjectSortApp   {   public static void main(String[] args)      {      int maxSize = 100;             // array size      ArrayInOb arr;                 // reference to array      arr = new ArrayInOb(maxSize);  // create the array      arr.insert("Evans", "Patty", 24);      arr.insert("Smith", "Doc", 59);      arr.insert("Smith", "Lorraine", 37);      arr.insert("Smith", "Paul", 37);      arr.insert("Yee", "Tom", 43);      arr.insert("Hashimoto", "Sato", 21);      arr.insert("Stimson", "Henry", 29);      arr.insert("Velasquez", "Jose", 72);      arr.insert("Vang", "Minh", 22);      arr.insert("Creswell", "Lucinda", 18);      System.out.println("Before sorting:");      arr.display();                 // display items      arr.insertionSort();           // insertion-sort them      System.out.println("After sorting:");      arr.display();                 // display them again      }  // end main()   }  // end class ObjectSortApp////////////////////////////////////////////////////////////////

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《java数据结构与算法》一书第三章读书笔记。

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(6)排序算法--- 冒泡 、选择、插入 《java数据结构与算法》一书第三章读书笔记。

(6)排序算法--- 冒泡、选择、插入《java数据结构与算法》一书第三章读书笔记。