<学习笔记> Java排序算法

Java排序算法：

import java.util.ArrayList;import java.util.List;/** * 不稳定的排序算法：选择排序、快速排序、希尔排序、堆排序  * 稳定的排序算法：冒泡排序、插入排序、归并排序、基数排序 */public class Sort {public static void main(String[] args) {int arr[] = { 39, 38, 65, 97, 76, 13, 45, 50, 78, 34, 12, 64, 9, 4, 62 };// 选择排序：时间复杂度O(n^2);空间复杂度O(1) selectSort(arr);// 堆排序：时间复杂度O(nlogn),底数为2;空间复杂度O(1) heapSort(arr);// 冒泡排序：时间复杂度O(n^2);空间复杂度O(1) bubbleSort(arr);// 快速排序：时间复杂度平均O(nlogn),底数为2;空间复杂度O(logn),底数为2 quickSort(arr);// 直接插入排序：时间复杂度O(n^2);空间复杂度O(1) insertSort(arr);// 希尔排序(最小增量排序)：时间复杂度O(n(logn)^2),底数为2;空间复杂度O(1) shellSort(arr);// 归并排序：时间复杂度O(nlogn),底数为2;空间复杂度O(n) mergingSort(arr);// 基数排序radixSort(arr);}/** * 选择排序：效率O(n²)，适用于排序小的列表 */public static void selectSort(int[] arr) {int position = 0;for (int i = 0; i < arr.length; i++) {int j = i + 1;position = i;int temp = arr[i];for (; j < arr.length; j++) {if (arr[j] < temp) {temp = arr[j];position = j;}printArr(arr);}arr[position] = arr[i];arr[i] = temp;}}/** * 堆排序 */public static void heapSort(int[] arr) {int arrayLength = arr.length;// 循环建堆for (int i = 0; i < arrayLength - 1; i++) {// 建堆int lastIndex = arrayLength - 1 - i;buildMaxHeap(arr, arrayLength - 1 - i);// 交换堆顶和最后一个元素 beginint tmp = arr[0];arr[0] = arr[lastIndex];arr[lastIndex] = tmp;// 交换堆顶和最后一个元素 endprintArr(arr);}}// 对data数组从0到lastIndex建大顶堆private static void buildMaxHeap(int[] arr, int lastIndex) {// 从lastIndex处节点（最后一个节点）的父节点开始for (int i = (lastIndex - 1) / 2; i >= 0; i--) {// k保存正在判断的节点int k = i;// 如果当前k节点的子节点存在while (k * 2 + 1 <= lastIndex) {// k节点的左子节点的索引int biggerIndex = 2 * k + 1;// 如果biggerIndex小于lastIndex，即biggerIndex+1代表的k节点的右子节点存在if (biggerIndex < lastIndex) {// 若果右子节点的值较大if (arr[biggerIndex] < arr[biggerIndex + 1]) {// biggerIndex总是记录较大子节点的索引biggerIndex++;}}// 如果k节点的值小于其较大的子节点的值if (arr[k] < arr[biggerIndex]) {// 交换他们int tmp = arr[k];arr[k] = arr[biggerIndex];arr[biggerIndex] = tmp;// 将biggerIndex赋予k，开始while循环的下一次循环，重新保证k节点的值大于其左右子节点的值k = biggerIndex;} else {break;}}}}/** * 冒泡排序：效率 O(n²),适用于排序小列表 */public static void bubbleSort(int[] arr) {int temp = 0;for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {if (arr[j] > arr[j + 1]) {temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;}printArr(arr);}}}/** * 快速排序 */public static void quickSort(int[] arr) {if (arr.length > 0) { // 查看数组是否为空_quickSort(arr, 0, arr.length - 1);}}public static void _quickSort(int[] arr, int low, int high) {if (low < high) {int middle = getMiddle(arr, low, high); // 将list数组进行一分为二_quickSort(arr, low, middle - 1); // 对低字表进行递归排序_quickSort(arr, middle + 1, high); // 对高字表进行递归排序}}public static int getMiddle(int[] arr, int low, int high) {int tmp = arr[low]; // 数组的第一个作为中轴while (low < high) {while (low < high && arr[high] >= tmp) {high--;}arr[low] = arr[high]; // 比中轴小的记录移到低端while (low < high && arr[low] <= tmp) {low++;}arr[high] = arr[low]; // 比中轴大的记录移到高端}arr[low] = tmp; // 中轴记录到尾printArr(arr);return low; // 返回中轴的位置}/** * 直接插入排序：最佳效率O(n);最低效率O(n²),适用于排序小列表 */public static void insertSort(int[] arr) {int temp = 0;for (int i = 1; i < arr.length; i++) {int j = i - 1;temp = arr[i];for (; j >= 0 && temp < arr[j]; j--) {arr[j + 1] = arr[j]; // 将大于temp的值整体后移一个单位printArr(arr);}arr[j + 1] = temp;}}/** * 希尔排序（最小增量排序） */public static void shellSort(int[] arr) {double d1 = arr.length;int temp = 0;while (true) {d1 = Math.ceil(d1 / 2);int d = (int) d1;for (int x = 0; x < d; x++) {for (int i = x + d; i < arr.length; i += d) {int j = i - d;temp = arr[i];for (; j >= 0 && temp < arr[j]; j -= d) {arr[j + d] = arr[j];}arr[j + d] = temp;printArr(arr);}}if (d == 1)break;}}/** * 归并排序 */public static void mergingSort(int[] arr) {if (arr.length > 0) { // 查看数组是否为空sort(arr, 0, arr.length - 1);}}// 递归排序public static void sort(int[] arr, int left, int right) {if (left < right) {// 找出中间索引int center = (left + right) / 2;// 对左边数组进行递归sort(arr, left, center);// 对右边数组进行递归sort(arr, center + 1, right);// 合并merge(arr, left, center, right);}}// 合并public static void merge(int[] arr, int left, int center, int right) {int[] tmpArr = new int[arr.length];int mid = center + 1;// third记录中间数组的索引int third = left;int tmp = left;while (left <= center && mid <= right) {// 从两个数组中取出最小的放入中间数组if (arr[left] <= arr[mid]) {tmpArr[third++] = arr[left++];} else {tmpArr[third++] = arr[mid++];}}// 剩余部分依次放入中间数组while (mid <= right) {tmpArr[third++] = arr[mid++];}while (left <= center) {tmpArr[third++] = arr[left++];}// 将中间数组中的内容复制回原数组while (tmp <= right) {arr[tmp] = tmpArr[tmp++];}printArr(arr);}/** * 基数排序 */public static void radixSort(int[] arr) {// 首先确定排序的趟数;int max = arr[0];for (int i = 1; i < arr.length; i++) {if (arr[i] > max) {max = arr[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 < arr.length; j++) {// 得到数字的第time+1位数;int x = arr[j] % (int) Math.pow(10, i + 1)/ (int) Math.pow(10, i);ArrayList<Integer> queue2 = queue.get(x);queue2.add(arr[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);arr[count] = queue3.get(0);queue3.remove(0);count++;printArr(arr);}}}}/** * 展示数组 */public static void printArr(int[] arr) {for (int i = 0; i < arr.length; i++) {System.out.print(arr[i] + " ");}System.out.println();}}