Java实现冒泡排序、快速排序、选择排序、插入排序和归并排序

1、常见的排序方法有：冒泡排序、快速排序、选择排序、插入排序、希尔排序，归并排序等。

1.1 冒泡排序
　　冒泡排序是一种简单的排序算法。它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。

/**   * 冒泡法排序<br/>   * <li>比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。</li>   * <li>对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。注意一点，最后的元素应该会是最大的数。</li>   * <li>针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。</li>   * <li>持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。</li>   *    * @param numbers  需要排序的整型数组   */  public static void bubbleSort(int[] numbers) {       int temp; // 记录临时中间值       int size = numbers.length; // 数组大小       for (int i = 0; i < size - 1; i++) {           for (int j = i + 1; j < size; j++) {               if (numbers[i] < numbers[j]) { // 交换两数的位置                   temp = numbers[i];                   numbers[i] = numbers[j];                   numbers[j] = temp;               }           }       }   }  

1.2 快速排序
快速排序使用分治法策略来把一个序列分为两个子序列。

/**   * 快速排序<br/>   * <ul>   * <li>从数列中挑出一个元素，称为“基准”</li>   * <li>重新排序数列，所有元素比基准值小的摆放在基准前面，所有元素比基准值大的摆在基准的后面（相同的数可以到任一边）。在这个分割之后，   * 该基准是它的最后位置。这个称为分割（partition）操作。</li>   * <li>递归地把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。</li>   * </ul>   *    * @param numbers   * @param start   * @param end   */  public static void quickSort(int[] numbers, int start, int end) {       if (start < end) {           int base = numbers[start]; // 选定的基准值（第一个数值作为基准值）           int temp; // 记录临时中间值           int i = start, j = end;           do {               while ((numbers[i] < base) && (i < end))                   i++;               while ((numbers[j] > base) && (j > start))                   j--;               if (i <= j) {                   temp = numbers[i];                   numbers[i] = numbers[j];                   numbers[j] = temp;                   i++;                   j--;               }           } while (i <= j);           if (start < j)               quickSort(numbers, start, j);           if (end > i)               quickSort(numbers, i, end);       }   }  

1.3 选择排序
选择排序是一种简单直观的排序方法，每次寻找序列中的最小值，然后放在最末尾的位置。

/**   * 选择排序<br/>   * <li>在未排序序列中找到最小元素，存放到排序序列的起始位置</li>   * <li>再从剩余未排序元素中继续寻找最小元素，然后放到排序序列末尾。</li>   * <li>以此类推，直到所有元素均排序完毕。</li>   *    * @param numbers   */  public static void selectSort(int[] numbers) {       int size = numbers.length, temp;       for (int i = 0; i < size; i++) {           int k = i;           for (int j = size - 1; j > i; j--)  {               if (numbers[j] < numbers[k])  k = j;           }           temp = numbers[i];           numbers[i] = numbers[k];           numbers[k] = temp;       }   }  

1.4 插入排序
插入排序的工作原理是通过构建有序序列。对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入。其具体步骤参见代码及注释。

/**   * 插入排序<br/>   * <ul>   * <li>从第一个元素开始，该元素可以认为已经被排序</li>   * <li>取出下一个元素，在已经排序的元素序列中从后向前扫描</li>   * <li>如果该元素（已排序）大于新元素，将该元素移到下一位置</li>   * <li>重复步骤3，直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置</li>   * <li>将新元素插入到该位置中</li>   * <li>重复步骤2</li>   * </ul>   *    * @param numbers   */  public static void insertSort(int[] numbers) {       int size = numbers.length, temp, j;       for(int i=1; i<size; i++) {           temp = numbers[i];           for(j = i; j > 0 && temp < numbers[j-1]; j--)               numbers[j] = numbers[j-1];           numbers[j] = temp;       }   }

1.5 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，归并是指将两个已经排序的序列合并成一个序列的操作。参考代码如下：

/**   * 归并排序<br/>   * <ul>   * <li>申请空间，使其大小为两个已经排序序列之和，该空间用来存放合并后的序列</li>   * <li>设定两个指针，最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置</li>   * <li>比较两个指针所指向的元素，选择相对小的元素放入到合并空间，并移动指针到下一位置</li>   * <li>重复步骤3直到某一指针达到序列尾</li>   * <li>将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾</li>   * </ul>   *    * @param numbers   */  public static void mergeSort(int[] numbers, int left, int right) {       int t = 1;// 每组元素个数       int size = right - left + 1;       while (t < size) {           int s = t;// 本次循环每组元素个数           t = 2 * s;           int i = left;           while (i + (t - 1) < size) {               merge(numbers, i, i + (s - 1), i + (t - 1));               i += t;           }           if (i + (s - 1) < right)               merge(numbers, i, i + (s - 1), right);       }   }/**   * 归并算法实现   *    * @param data   * @param p   * @param q   * @param r   */  private static void merge(int[] data, int p, int q, int r) {       int[] B = new int[data.length];       int s = p;       int t = q + 1;       int k = p;       while (s <= q && t <= r) {           if (data[s] <= data[t]) {               B[k] = data[s];               s++;           } else {               B[k] = data[t];               t++;           }           k++;       }       if (s == q + 1)           B[k++] = data[t++];       else          B[k++] = data[s++];       for (int i = p; i <= r; i++)           data[i] = B[i];   }  

2、总结
将前面介绍的所有排序算法整理成NumberSort类，代码如下：

import java.util.Random;   //Java实现的排序类  public class NumberSort {       //私有构造方法，禁止实例化      private NumberSort() {           super();       }        //1. 冒泡法排序     public static void bubbleSort(int[] numbers) {           int temp; // 记录临时中间值           int size = numbers.length; // 数组大小           for (int i = 0; i < size - 1; i++) {               for (int j = i + 1; j < size; j++) {                   if (numbers[i] < numbers[j]) { // 交换两数的位置                       temp = numbers[i];                       numbers[i] = numbers[j];                       numbers[j] = temp;                   }               }           }       }     //2. 快速排序    public static void quickSort(int[] numbers, int start, int end) {           if (start < end) {               int base = numbers[start]; // 选定的基准值（第一个数值作为基准值）               int temp; // 记录临时中间值               int i = start, j = end;               do {                   while ((numbers[i] < base) && (i < end))                       i++;                   while ((numbers[j] > base) && (j > start))                       j--;                   if (i <= j) {                       temp = numbers[i];                       numbers[i] = numbers[j];                       numbers[j] = temp;                       i++;                       j--;                   }               } while (i <= j);               if (start < j)                   quickSort(numbers, start, j);               if (end > i)                   quickSort(numbers, i, end);           }       }    //3. 选择排序     public static void selectSort(int[] numbers) {           int size = numbers.length, temp;           for (int i = 0; i < size; i++) {               int k = i;               for (int j = size - 1; j > i; j--) {                   if (numbers[j] < numbers[k])                       k = j;               }               temp = numbers[i];               numbers[i] = numbers[k];               numbers[k] = temp;           }       }    //4. 插入排序     public static void insertSort(int[] numbers) {           int size = numbers.length, temp, j;           for (int i = 1; i < size; i++) {               temp = numbers[i];               for (j = i; j > 0 && temp < numbers[j - 1]; j--)                   numbers[j] = numbers[j - 1];               numbers[j] = temp;           }       }     //5. 归并排序      public static void mergeSort(int[] numbers, int left, int right) {           int t = 1;// 每组元素个数           int size = right - left + 1;           while (t < size) {               int s = t;// 本次循环每组元素个数               t = 2 * s;               int i = left;               while (i + (t - 1) < size) {                   merge(numbers, i, i + (s - 1), i + (t - 1));                   i += t;               }               if (i + (s - 1) < right)                   merge(numbers, i, i + (s - 1), right);           }       }    //6. 归并算法实现      private static void merge(int[] data, int p, int q, int r) {           int[] B = new int[data.length];           int s = p;           int t = q + 1;           int k = p;           while (s <= q && t <= r) {               if (data[s] <= data[t]) {                   B[k] = data[s];                   s++;               } else {                   B[k] = data[t];                   t++;               }               k++;           }           if (s == q + 1)               B[k++] = data[t++];           else              B[k++] = data[s++];           for (int i = p; i <= r; i++)               data[i] = B[i];       }}