在Java中,实现数组的排序算法有很多,如冒泡排序法、选择排序法、直接插入法和快速排序法、归并排序等。下面介绍几种排序算法的具体 实现。
本文引用文献:Java必须知道的300个问题。
1.冒泡排序法
1.1 基本思想:
比较待排序的数据元素中的相邻元素:如果前面的元素大于后面的元素,那么将两个元素交换位置;否则不变。即:永远保持大的元素值在待排序元素中的最后面位置。这样,数组元素就像气泡一样从底部上升到顶部。
1.2 过程实例:
每一轮,排序数组的长度减1次(每一轮结束后,最大元素都是最后一个元素。因此下轮比较过程中最后一次比较不用进行。)
1.3 代码实现
public static void main(String[] args) { //初始化数组 int[] array = {63,4,24,1,3,13}; //排序 for (int i = 1; i < array.length; i++) { for (int j = 0; j < array.length - i; j++) { if(array[j] > array[j+1]){ int temp = array[j]; array[j] = array[j+1]; array[j+1] = temp; } } } //输出结果 System.out.println(Arrays.toString(array)); }
2. 选择排序法
2.1 基本思想
每一轮从待排序的数据元素中选出最小(最大)的一个元素,将该元素(通过与相邻元素交换的方式)移到待排序的数据元素的最前面(最后面),直到全部待排序的数据元素排完。
2.2 过程实例
2.3 代码实现
//初始化数组 int[] array = {63,4,24,1,3,13}; //排序 int len = array.length; //控制轮数 for (int i = 1; i < len; i++) { int max = array[0]; int index = 0; //查找最大值 for (int j = 1; j < len - (i - 1); j++) { if(max < array[j]){ max = array[j]; index = j; } } //互换位置 int temp = array[index]; array[index] = array[len - i]; array[len - i] = temp; } //输出 System.out.println(Arrays.toString(array));
3. 直接插入排序法
3.1 基本思想
1. 将n个有序元素放在数组中 --> 2.确认要插入元素的位置 --> 3.将数组中的要插入元素的位置后面的元素向后移一个位置 --> 4.将要出如的元素插到合适的位置上 --> 5.重复2. 3. 4.直到所有元素均插入到数组中。
3.2 过程实例
3.3 代码实现
//初始化数组 int[] array = {20,40,90,30,80,70,50}; //排序 int j; for (int i = 1; i < array.length; i++) { int temp = array[i]; for (j = i - 1; j > 0 && array[j] > temp; j--) { array[j+1] = array[j]; } array[j+1] = temp; } //输出 System.out.println(Arrays.toString(array));
4. 快速排序法
4.1 基本思想
通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分(通常选取中数作为分割线),其中一部分的所有数据都比另一部分的所有数据要小,然后再按此方法对这两部分数据进行快速排序,整个过程可以通过递归进行。
4.2 过程实例
4.3 代码实现
public static void main(String[] args) { //初始化数组 int[] array = {49,38,65,97,76,13,27,49}; //排序 quickSort(array, 0, array.length - 1); //输出 System.out.println(Arrays.toString(array)); } private static void quickSort(int[] array, int lowIndex, int highIndex) { int lo = lowIndex; int hi = highIndex; int mid; if(highIndex > lowIndex){ mid = array[(lowIndex + highIndex) / 2]; while(lo <= hi){ while((lo < highIndex) && (array[lo] < mid)){ ++lo; } while(hi > lowIndex && array[hi] >mid){ --hi; } if(lo <= hi){ swap(array,lo,hi); ++lo; --hi; } } if(lowIndex <hi){ quickSort(array, lowIndex, hi); } if(lo < highIndex){ quickSort(array, lo, highIndex); } } } private static void swap(int[] array, int lo, int hi) { int temp = array[lo]; array[lo] = array[hi]; array[hi] = temp; }
4.4 算法评价
快速排序是通用排序算法的传统选择。
5. 归并排序
5.1 基本思想
将已有序的子序列合并,得到完全有序的序列;即先使每个子序列有序,再使子序列段间有序。
5.2 过程实例
将序列拆分成子序列(每个子序列中有两个元素),将每个子序列进行排序(如:第一轮);然后将拆分后的子序列进行两两合并,如果有落单的子序列,合并入上一组(如:第二轮)。重复合并的逻辑,一直到最后只剩下一个数组(该数组以实现排序),结束。
package com.BlueStarWei.test; public class Test2 { public static void main(String[] args) { int[] a = new int[]{43, 35, 62, 13, 24, 57,88,91,4,6,34}; mergeSort(a, 0, 1); for (int i = 0; i < a.length; ++i) { System.out.print(a[i] + " "); } } /** * ** * 二路归并 * * 原理:将两个有序表合并和一个有序表 * ** * * * @param a * * @param low * * 第一个有序表的起始下标 * * @param low2 * * 第二个有序表的起始下标 * * @param hight2 * * 第二个有序表的结束小标 * * */ private static void merge(int[] a, int low, int low2, int hight2) { //1.分配空间存放比较后的元素 int[] tmp = new int[hight2 - low + 1]; int i = low, j = low2, k = 0; //2.将较小的元素存入tmp while (i < low2 && j <= hight2) { if (a[i] <= a[j]) { tmp[k] = a[i]; k++; i++; } else { tmp[k] = a[j]; j++; k++; } } //3.将进行排序的元素中最大的元素存入tmp while (i < low2) { tmp[k] = a[i]; i++; k++; } while (j <= hight2) { tmp[k] = a[j]; j++; k++; } //4.将排好顺序的元素存入a(替代原有元素) System.arraycopy(tmp, 0, a, low, tmp.length); } /** * * * * @param a * * @param low * 第一个有序表的起始下标 * * @param mergeLen * * 每一次进行合并的数组长度 */ public static void mergeSort(int[] a, int low, int mergeLen) { int size = a.length; int mid = size / (mergeLen << 1); //判断进行分割后的数组数量是否是奇数个 int c = size & ((mergeLen << 1) - 1); // -------归并到只剩一个有序集合的时候结束算法-------// if (mid == 0) return; // ------进行一趟归并排序-------// for (int i = 0; i < mid; ++i) { low = i * 2 * mergeLen; merge(a, low, low + mergeLen, (mergeLen << 1) + low - 1); } // -------将剩下的数和倒数一个有序集合归并-------// if (c != 0) merge(a, size - c - 2 * mergeLen, size - c, size - 1); for (int i = 0; i < a.length; ++i) { System.out.print(a[i] + " "); } System.out.println(); // -------递归执行下一趟归并排序------// mergeSort(a, 0, 2 * mergeLen); } }
5.4 算法评价
归并排序的一个主要的优点是:稳定,即不需要交换相同的元素。
因此多应用于以下场景:假设有一张按照姓名排序的员工列表。现在要按工资排序。使用归并排序可以在按照工资排序的时候保留按名字排列的顺序(即:排序的结果是,先按工资排序,工资相同的按照姓名排序。)
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