排序算法总结
来源：互联网 发布：淘宝访客位置内网ip 编辑：程序博客网 时间：2024/04/27 16:26
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/*************几种常见的排序算法总结***************************/package paixu;public class PaiXu { final int MAX=20; int num[]=new int[MAX]; { System.out.print("生成的随机数组是："); for(int i=0;i<20;i++){ num[i]=(int)(Math.random()*100); System.out.print(num[i]+" "); } System.out.println(); } int num2[]=new int[MAX]; //只用于合并排序法中 { System.out.print("合并排序法需要使用的数组2是："); for(int i=0;i<20;i++){ num2[i]=(int)(Math.random()*100); System.out.print(num2[i]+" "); } System.out.println(); } int num3[]=new int[MAX+MAX]; //用于存放合并排序法中被合并排序好的数组 public PaiXu(){ selsort(num.clone()); //选择排序法 insort(num.clone()); //插入排序法 bubsort(num.clone()); //冒泡排序法 shellsort(num.clone()); //希尔排序法 shakersort(num.clone()); //shake排序法 heapsort(num.clone()); //堆排序 quicksort_one(num.clone()); //快速排序法（一） quicksort_two(num.clone()); //快速排序法（二） quicksort_three(num.clone()); //快速排序法（三） mergesort(num.clone(),num2.clone(),num3); //合并排序法 basesort(num.clone()); //基数排序法 } /*----------------------------选择排序法------------------------------------------- 将要排序的对象分作两部份，一个是已排序的，一个是未排序的，从后端未排序部份选择一个最小值，并放入前端已排序部份的最后一个。 -------------------------------------------------------------------------------*/ public void selsort(int number[]) { int i, j, k, m, temp; long start,end; start=System.nanoTime(); for(i = 0; i < MAX-1; i++) { m = i; for(j = i+1; j < MAX; j++){ if(number[j] < number[m]){ m = j; } } if( i != m){ temp=number[i]; number[i]=number[m]; number[m]=temp; } } end=System.nanoTime(); System.out.println("-----------------选择排序法------------------"); System.out.print("排序后是:"); for(i=0;i<=MAX-1;i++){ System.out.print(number[i]+" "); } System.out.println(); System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns"); } /*-------------------------插入排序法-------------------------------- 像是玩朴克一样，我们将牌分作两堆，每次从后面一堆的牌抽出最前端的牌，然后插入前面一堆牌的适当位置 -----------------------------------------------------------------*/ public void insort(int number[]){ int i, j, k, temp; long start,end; start=System.nanoTime(); for(j = 1; j < MAX; j++) { temp = number[j]; i = j - 1; while(temp < number[i]) { number[i+1] = number[i]; i--; if(i == -1){ break; } } number[i+1] = temp; } end=System.nanoTime(); System.out.println("-----------------插入排序法------------------"); System.out.print("排序后是:"); for(i=0;i<=MAX-1;i++){ System.out.print(number[i]+" "); } System.out.println(); System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns"); } /*-----------------------------------------冒泡排序法---------------------------------------- 顾名思义，就是排序时，最大的元素会如同气泡一样移至右端，其利用比较相邻元素的方法，将大的元素交换至右端， 所以大的元素会不断的往右移动，直到适当的位置为止。 基本的气泡排序法可以利用旗标的方式稍微减少一些比较的时间，当寻访完阵列后都没有发生任何的交换动作， 表示排序已经完成，而无需再进行之后的回圈比较与交换动作。 ----------------------------------------------------------------------------------------*/ public void bubsort(int number[]){ int i, j, k, temp, flag = 1; long start,end; start=System.nanoTime(); for(i = 0; i < MAX-1 && flag == 1; i++) { flag = 0; for(j = 0; j < MAX-i-1; j++) { if(number[j+1] < number[j]) { temp=number[j+1]; number[j+1]=number[j]; number[j]=temp; flag = 1; } } } end=System.nanoTime(); System.out.println("-----------------冒泡排序法------------------"); System.out.print("排序后是:"); for(i=0;i<=MAX-1;i++){ System.out.print(number[i]+" "); } System.out.println(); System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns"); } /*--------------------------shell（希尔）排序法---------------------------- Shell首先将间隔设定为n/2，然后跳跃进行插入排序，再来将间隔n/4，跳跃进行排序动作，再来 间隔设定为n/8、n/16，直到间隔为1之后的最后一次排序终止，由于上一次的排序动作都会将 固定间隔内的元素排序好，所以当间隔越来越小时，某些元素位于正确位置的机率越高，因此 最后几次的排序动作将可以大幅减低。 ---------------------------------------------------------------------*/ public void shellsort(int number[]) { int i, j, k, gap, temp; long start,end; start=System.nanoTime(); gap = MAX / 2; while(gap > 0) { for(k = 0; k < gap; k++) { for(i = k+gap; i < MAX; i+=gap) { for(j = i - gap; j >= k; j-=gap) { if(number[j] > number[j+gap]) { temp=number[j]; number[j]=number[j+gap]; number[j+gap]=temp; }else{ break; } } } } gap /= 2; } end=System.nanoTime(); System.out.println("-----------------shell(希尔)排序法（改进的插入排序法）------------------"); System.out.print("排序后是:"); for(i=0;i<=MAX-1;i++){ System.out.print(number[i]+" "); } System.out.println(); System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns"); } /*---------------------Shake排序法（改良的冒泡排序法）-------------------------- 方法就在于气泡排序的双向进行，先让气泡排序由左向右进行，再来让气泡排序由右往左进行， 如此完成一次排序的动作，而您必须使用left与right两个旗标来记录左右两端已排序的元素位置。 --------------------------------------------------------------------*/ public void shakersort(int number[]) { int i, temp, left = 0, right = MAX - 1, shift = 0; long start,end; start=System.nanoTime(); while(left < right) { // 向右進行氣泡排序 for(i = left; i < right; i++) { if(number[i] > number[i+1]) { temp=number[i]; number[i]=number[i+1]; number[i+1]=temp; shift = i; } } right = shift; // 向左進行氣泡排序 for(i = right; i > left; i--) { if(number[i] < number[i-1]) { temp=number[i]; number[i]=number[i-1]; number[i-1]=temp; shift = i; } } left = shift; } end=System.nanoTime(); System.out.println("-----------------shake排序法（改进的冒泡排序法）------------------"); System.out.print("排序后是:"); for(i=0;i<=MAX-1;i++){ System.out.print(number[i]+" "); } System.out.println(); System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns"); } /*-----------------------heap排序（堆排序法--改进的选择排序）---------------------------- 利用堆积树的原理，先构造一个堆积树（看堆积树的定义，笔记本上有），然后将根节点与最后的叶子节点交换，并屏蔽掉最后一个叶子节点， 然后再将未被屏蔽的部分重新构造堆积树，然后再重复上面的步骤，直到所有的数被按顺序排好。 --------------------------------------------------------------------------------*/ public void heapsort(int number[]) { int i, m, p, s, temp; long start,end; start=System.nanoTime(); int number_temp[]=new int[MAX+1]; for(int temp_i=1;temp_i<MAX+1;temp_i++){ number_temp[temp_i]=number[temp_i-1]; } createheap(number_temp); m = MAX; while(m > 1) { temp=number_temp[1]; number_temp[1]=number_temp[m]; number_temp[m]=temp; m--; p = 1; s = 2 * p; while(s <= m) { if(s < m && number_temp[s+1] > number_temp[s]) s++; if(number_temp[p] >= number_temp[s]) break; temp=number_temp[p]; number_temp[p]=number_temp[s]; number_temp[s]=temp; p = s; s = 2 * p; } } for(int temp_j=1;temp_j<MAX+1;temp_j++){ number[temp_j-1]=number_temp[temp_j]; } end=System.nanoTime(); System.out.println("-----------------heap排序（堆排序法--改进的选择排序）------------------"); System.out.print("排序后是:"); for(i=0;i<=MAX-1;i++){ System.out.print(number[i]+" "); } System.out.println(); System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns"); } //将原数组构造为从下标1开始的一个新数组，便于处理，同时将这个新数组构造为最初始的堆积树结构 public void createheap(int number[]) { int i, s, p, temp; int heap[] = new int[MAX+1]; for(i = 1; i <= MAX; i++) { heap[i] = number[i]; s = i; p = i / 2; while(s >= 2 && heap[p] < heap[s]) { temp=heap[p]; heap[p]=heap[s]; heap[s]=temp; s = p; p = s / 2; } } for(i = 1; i <= MAX; i++){ number[i] = heap[i]; } } /*-----------------------快速排序法（一）--------------------------------------------- 这边所介绍的快速演算如下：将最左边的数设定为轴，并记录其值为s 廻圈处理： 令索引i 从数列左方往右方找，直到找到大于s 的数 令索引j 从数列左右方往左方找，直到找到小于s 的数 如果i >= j，则离开回圈 如果i < j，则交换索引i与j两处的值 将左侧的轴与j 进行交换 对轴左边进行递回 对轴右边进行递回 --------------------------------------------------------------------------------*/ public void quicksort_one(int number[]){ long start,end; start=System.nanoTime(); quicksort_1(number,0,MAX-1); end=System.nanoTime(); System.out.println("-----------------快速排序法（ 一 ）------------------"); System.out.print("排序后是:"); for(int i=0;i<=MAX-1;i++){ System.out.print(number[i]+" "); } System.out.println(); System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns"); } public void quicksort_1(int number[],int left,int right) { int i, j, s, temp; if(left < right) { s = number[left]; i = left; j = right + 1; while(true) { // 向右找 while(i + 1 < number.length && number[++i] < s) ; // 向左找 while(j -1 > -1 && number[--j] > s) ; if(i >= j) break; temp=number[i]; number[i]=number[j]; number[j]=temp; } number[left] = number[j]; number[j] = s; quicksort_1(number, left, j-1); // 对左边进行递回 quicksort_1(number, j+1, right); // 对右边进行递回 } } /*-----------------------快速排序法（二）--------------------------------------------- 在这个例子中，取中间的元素s作比较，同样的先得右找比s大的索引i，然后找比s小的 索引j，只要两边的索引还没有交会，就交换i 与j 的元素值，这次不用再进行轴的交换了， 因为在寻找交换的过程中，轴位置的元素也会参与交换的动作，例如： 41 24 76 11 45 64 21 69 19 36 首先left为0，right为9，(left+right)/2 = 4（取整数的商），所以轴为索引4的位置，比较的元素是 45，您往右找比45大的，往左找比45小的进行交换： 41 24 76* 11 [45] 64 21 69 19 *36 41 24 36 11 45* 64 21 69 19* 76 41 24 36 11 19 64* 21* 69 45 76 [41 24 36 11 19 21] [64 69 45 76] 完成以上之后，再初别对左边括号与右边括号的部份进行递回，如此就可以完成排序的目的。 --------------------------------------------------------------------------------*/ public void quicksort_two(int number[]){ long start,end; start=System.nanoTime(); quicksort_2(number,0,MAX-1); end=System.nanoTime(); System.out.println("-----------------快速排序法（ 二 ）------------------"); System.out.print("排序后是:"); for(int i=0;i<=MAX-1;i++){ System.out.print(number[i]+" "); } System.out.println(); System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns"); } public void quicksort_2(int number[], int left, int right) { int i, j, s, temp; if(left < right) { s = number[(left+right)/2]; i = left - 1; j = right + 1; while(true) { while(number[++i] < s) ; // 向右找 while(number[--j] > s) ; // 向左找 if(i >= j) break; temp=number[i]; number[i]=number[j]; number[j]=temp; } quicksort_2(number, left, i-1); // 对左边进行递回 quicksort_2(number, j+1, right); // 对右边进行递回 } } /*-----------------------快速排序法（三）--------------------------------------------- 先说明这个快速排序法的概念，它以最右边的值s作比较的标准，将整个数列分为三个部份， 一个是小于s的部份，一个是大于s的部份，一个是未处理的部份，如下所示： i j --------|-----------|----------|s 小于s 大于s 未处理 在排序的过程中，i 与j 都会不断的往右进行比较与交换，最后数列会变为以下的状态： -------------|-----------------|s 小于s 大于s 然后将s的值置于中间，接下来就以相同的步骤会左右两边的数列进行排序的动作，如下所示： -------------|s|--------------- 小于s 大于s 然后采用递归的方法重复上面的步骤，就可以实现排序了。 --------------------------------------------------------------------------------*/ public void quicksort_three(int number[]){ long start,end; start=System.nanoTime(); quicksort_3(number,0,MAX-1); end=System.nanoTime(); System.out.println("-----------------快速排序法（ 三 ）------------------"); System.out.print("排序后是:"); for(int i=0;i<=MAX-1;i++){ System.out.print(number[i]+" "); } System.out.println(); System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns"); } public int partition(int number[], int left, int right) { int i, j, s, temp; s = number[right]; i = left - 1; for(j = left; j < right; j++) { if(number[j] <= s) { i++; temp=number[i]; number[i]=number[j]; number[j]=temp; } } temp=number[i+1]; number[i+1]=number[right]; number[right]=temp; return i+1; } public void quicksort_3(int number[], int left, int right) { int q; if(left < right) { q = partition(number, left, right); quicksort_3(number, left, q-1); quicksort_3(number, q+1, right); } } /*-----------------------合并排序法--------------------------------------------- 合并排序法基本是将两笔已排序的资料合并并进行排序，如果所读入的资料尚未排序， 可以先利用其它的排序方式来处理这两笔资料，然后再将排序好的这两笔资料合并。 合并排序法中用到了 快速排序法（三） --------------------------------------------------------------------------------*/ public void mergesort(int number1[],int number2[],int number3[]){ long start,end; start=System.nanoTime(); quicksort_3(number1,0,MAX-1); quicksort_3(number2,0,MAX-1); mergesort_merge(number1,MAX,number2,MAX,number3); end=System.nanoTime(); System.out.println("-----------------合并排序法------------------"); System.out.print("排序后是:"); for(int i=0;i<=MAX+MAX-1;i++){ System.out.print(number3[i]+" "); } System.out.println(); System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns"); } public void mergesort_merge(int number1[], int M, int number2[], int N, int number3[]) { int i = 0, j = 0, k = 0; while(i < M && j < N) { if(number1[i] <= number2[j]){ number3[k++] = number1[i++]; }else{ number3[k++] = number2[j++]; } } while(i < M){ number3[k++] = number1[i++]; } while(j < N){ number3[k++] = number2[j++]; } } /*-----------------------基数排序法--------------------------------------------- 基数排序的方式可以采用LSD（Least sgnificant digital）或MSD（Most sgnificant digital）， LSD的排序方式由键值的最右边开始，而MSD则相反，由键值的最左边开始。 以LSD为例，假设原来有一串数值如下所示： 73, 22, 93, 43, 55, 14, 28, 65, 39, 81 首先根据个位数的数值，在走访数值时将它们分配至编号0到9的桶子中： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 81 65 39 43 14 55 28 93 22 73 接下来将这些桶子中的数值重新串接起来，成为以下的数列： 81, 22, 73, 93, 43, 14, 55, 65, 28, 39 接着再进行一次分配，这次是根据十位数来分配： 接下来将这些桶子中的数值重新串接起来，成为以下的数列： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 28 39 14 22 43 55 65 73 81 93 14, 22, 28, 39, 43, 55, 65, 73, 81, 93 这时候整个数列已经排序完毕；如果排序的对象有三位数以上，则持续进行以上的动作直至最 高位数为止。 LSD的基数排序适用于位数小的数列，如果位数多的话，使用MSD的效率会比较好，MSD的方 式恰与LSD相反，是由高位数为基底开始进行分配，其他的演算方式则都相同。 --------------------------------------------------------------------------------*/ public void basesort(int number[]){ int temp[][] = new int[MAX][MAX]; int order[] = new int[MAX]; int i, j, k, n, lsd; long start,end; k = 0; n = 1; start=System.nanoTime(); while(n <= 10) { for(i = 0; i < MAX; i++) { lsd = ((number[i] / n) % 10); temp[lsd][order[lsd]] = number[i]; order[lsd]++; } //重新排列 for(i = 0; i < MAX; i++) { if(order[i] != 0) for(j = 0; j < order[i]; j++) { number[k] = temp[i][j]; k++; } order[i] = 0; } n *= 10; k = 0; } end=System.nanoTime(); System.out.println("-----------------基数排序法------------------"); System.out.print("排序后是:"); for(int ii=0;ii<=MAX-1;ii++){ System.out.print(number[ii]+" "); } System.out.println(); System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns"); } public static void main(String[] args){ System.out.println("以下的测试时间仅供参考..."); new PaiXu(); }}以下的测试时间仅供参考...生成的随机数组是：53 82 61 70 75 31 30 68 22 56 48 23 12 74 13 85 69 62 21 55 合并排序法需要使用的数组2是：2 12 48 18 93 13 98 87 55 77 89 56 6 31 56 38 59 76 90 30 -----------------选择排序法------------------排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85 排序使用时间：7815 ns-----------------插入排序法------------------排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85 排序使用时间：7475 ns-----------------冒泡排序法------------------排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85 排序使用时间：18008 ns-----------------shell(希尔)排序法（改进的插入排序法）------------------排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85 排序使用时间：11212 ns-----------------shake排序法（改进的冒泡排序法）------------------排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85 排序使用时间：14610 ns-----------------heap排序（堆排序法--改进的选择排序）------------------排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85 排序使用时间：15969 ns-----------------快速排序法（ 一 ）------------------排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85 排序使用时间：8834 ns-----------------快速排序法（ 二 ）------------------排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85 排序使用时间：9853 ns-----------------快速排序法（ 三 ）------------------排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85 排序使用时间：10533 ns-----------------合并排序法------------------排序后是:2 6 12 12 13 13 18 21 22 23 30 30 31 31 38 48 48 53 55 55 56 56 56 59 61 62 68 69 70 74 75 76 77 82 85 87 89 90 93 98 排序使用时间：20387 ns-----------------基数排序法------------------排序后是:12 13 21 22 23 30 31 48 53 55 56 61 62 68 69 70 74 75 82 85 排序使用时间：8495 ns 0 0
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