Java实现几种常见排序方法

日常操作中常见的排序方法有：冒泡排序、快速排序、选择排序、插入排序、希尔排序，甚至还有基数排序、鸡尾酒排序、桶排序、鸽巢排序、归并排序等。

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。

代码

/**   
 * 冒泡法排序
  

 * 

比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。

  
 * 

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。在这一点，最后的元素应该会是最大的数。

  
 * 

针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。

  
 * 

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。

  

 *   
 *  @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;   
            }   
        }   
    }   
}  

 

快速排序使用分治法策略来把一个序列分为两个子序列。

 

代码

/**   
 * 快速排序
  
 * 

  
 * 
• 从数列中挑出一个元素，称为“基准”
  
 * 
• 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。
  
 * 
• 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。
  
 * 

  
 *   
 *  @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);   
    }   
}  

 

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。

 

代码

/**   
 * 选择排序
  
 * 

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

  
 * 

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。

  
 * 

以此类推，直到所有元素均排序完毕。

  

 *   
 *  @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;   
    }   
}  

 

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。

代码

/**   
 * 插入排序
  
 * 

  
 * 
• 从第一个元素开始，该元素可以认为已经被排序
  
 * 
• 取出下一个元素，在已经排序的元素序列中从后向前扫描
  
 * 
• 如果该元素（已排序）大于新元素，将该元素移到下一位置
  
 * 
• 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
  
 * 
• 将新元素插入到该位置中
  
 * 
• 重复步骤2
  
 * 

  
 *   
 *  @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;   
    }   
}  

 

 

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：

 

代码

/**   
 * 归并排序
  
 * 

  
 * 
• 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
  
 * 
• 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
  
 * 
• 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
  
 * 
• 重复步骤3直到某一指针达到序列尾
  
 * 
• 将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾
  
 * 

  
 *   
 *  @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];   
}  

 

 将之前介绍的所有排序算法整理成NumberSort类，代码

 

代码

package  test.sort;   
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 ();   
    }    
     // 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;   
                }   
            }   
        }   
    }   
     // 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);   
        }   
    }   
     // 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;   
        }   
    }   
     // 插入排序    
     //  @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;   
        }   
    }   
     // 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);   
        }   
    }    
     // 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];   
    }   
  
}  

 

数字排序算法通常用来作为算法入门课程的基本内容，在实际应用（尤其是普通商业软件）中使用的频率较低，但是通过排序算法的实现，可以深入了解计算机语言的特点，可以以此作为学习各种编程语言的基础。