Java实现八大排序算法
在学习数据结构的过程中顺便复习了排序算法，笔者用java实现了八种排序算法。其中有借鉴
经过一个多星期的学习、收集、整理，又对数据结构的八大排序算法进行了一个回顾，在测试过程中也遇到了很多问题，解决了很多问题。代码全都是经过小弟运行的，如果有问题，希望能给小弟提出来，共同进步。
参考：数据结构（c语言版 第2版）、小甲鱼数据结构视频、百度相关帖子
/**
* 1、插入排序 直接插入排序、希尔排序 折半插入排序
* 2、交换排序 冒泡排序、快速排序
* 3、选择排序 直接选择排序、堆排序
* 4、归并排序
* 5、分配排序 基数排序 箱排序
*
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*
* 八大排序算法。
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* @author 刘阳阳
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* 2017年2月25日
*/
public class InsertSort {
// 此类用到的排序数组
int[] a = {0,49,38,65,97,76,13,27,49}; //9 0为哨兵
int[] a1 = { 0, 9, 5, 6, 12, 31, 23, 15, 100 };
// int[] b = {0,9,5,6,12,31,23,15,100};
/**
* * ==============================================================
* 1、插入排序之->直接插入排序
* 特点：
* 1、稳定排序
* 2、算法简便，且容易实现
* 3、可适用于链式存储结构
* 4、更适合于初始记录基本有序（正序），当初始记录无序，n较大时，此算法时间复杂度较高，不宜采用。
* ================================================================
*/
@Test
public void IInsertSort() {
System.out.println("1、插入排序之->直接插入排序");
int j = 0;
for (int i = 2; i < a.length; i++) { // 此处i=2，是因为直接插入排序默认1为拍好的序列，i！=0
// 是因为预留0的空间来暂存每次的结果
if (a[i] < a[i - 1]) {// 当a[i] < a[i-1]时才需要操作，否则因为本来就是好的序列，直接跳过
a[0] = a[i];
a[i] = a[i - 1];
// 开始挪窝
for (j = i - 2; a[0] < a[j]; j--) { // j=i-2 为什么-2
// 是因为-2之后当前就是从后往前遍历了，-》a[i]
// = a[i-1] 与 j=i-2 是本题一个关键
a[j + 1] = a[j];
}
a[j + 1] = a[0];
}
}
print(a);
}
/**
* * ======================================
* 1、插入排序之->折半插入排序 特点：
* 1、稳定排序
* 2、因为要进行折半查找，所以只能用于顺序结构，不能用于链式结构
* 3、适合初始记录无序，且n较大的情况
* ======================================
*/
@Test
public void BInsertSort() {
int low;
int height;
int j;
int m;
for (int i = 2; i < a.length; i++) { // i=2,代表从2开始
a[0] = a[i];// 先把当前值存到a[0]
low = 1;
height = i - 1; // 给low和height赋值，low从1开始，height从比 当前值i小1，开始
while (low <= height) { // 一直循环的条件是 low<=height,在这之后的第3行的 height =
// m-1，可以改变结束循环的条件。
m = (low + height) / 2; // 首先算出来m;
if (a[0] < a[m]) { // 如果a[0]= height + 1; j--) { // 和直接插入排序相比，此处j=j-1
// 还是从后往前遍历
a[j + 1] = a[j]; // 把当前j给j+1
}
a[j + 1] = a[0]; // 最后把a[0]给j+1，因为j是全局变量，所以j的值会随着开始挪窝循环的变化减小，直至见到最佳
}
System.out.println("1、插入排序之->折半插入排序");
print(a);
}
/**
*
* ======================================
* 1、插入排序之->希尔排序方法一
* 特点：
* 1、记录跳跃式移动导致排序方法是不稳定的
* 2、只能用于顺序结构，不能用于链式结构
* 3、综合来说，n越大，效果越明显，所以适合初始记录无序，n较大时的情况~。
* ======================================
*/
@Test
public void shellInsertSort() {
System.out.println("1、插入排序之->希尔排序");
int[] a = { 26, 53, 67, 48, 57, 13, 48, 32, 60, 50 };
System.out.println("最初结果");
printXiEr(a);
int j = 0;
int temp; // 初始化两个值
// j时为了第二层循环，temp为了存储当前值，与其他两种插入排序不同的时，本处使用temp，上面两处使用数组的第0个位置存储
for (int gap = a.length / 2; gap > 0; gap /= 2) {// 本次循环的是增量的值 5 2 1
System.out.println("本次循环增量为" + gap);
for (int i = gap; i < a.length; i++) {// 记录每次的变化，i=gap
// 相当于第一遍先拿a[5]也就是13 来进行
temp = a[i]; // temp存储当前的值，与其他两种插入排序不同的时，本处使用temp，上面两处使用数组的第0个位置存储
for (j = i - gap; j >= 0; j -= gap) { // 本处循环是最重要的循环，也就是移动位置的循环
// j=i-gap，第一遍j就等于0
// 也就是a【0】=26
if (temp < a[j]) { // temp = a[5] = 13
// ，temp肯定是小于13的，所以执行下边语句
a[j + gap] = a[j]; // 将a[j] = 26 放到 j+gap的位置，也就是 0+5
// a[5]的位置
} else { // 否则跳过本层循环，记录执行 i=gap的循环
break;
}
}
a[j + gap] = temp; // 最后把temp的值还原
}
printXiEr(a);
}
// 输出结果
System.out.println("最终结果：");
printXiEr(a);
}
/**
*
* ======================================
* 1、插入排序之->希尔排序 方法二
*
* 方法二修改方法一的存储元素的方案，和插入排序前两个一样，采用a[0]来存储。
* ======================================
*/
@Test
public void shellInsertSort2() {
System.out.println("1、插入排序之->希尔排序2");
int[] a = { 0, 26, 53, 67, 48, 57, 13, 48, 32, 60, 50 };
System.out.println("最初结果");
print(a);
System.out.println();
int j = 0;
// int temp; //初始化两个值
// j时为了第二层循环，temp为了存储当前值，与其他两种插入排序不同的时，本处使用temp，上面两处使用数组的第0个位置存储
for (int gap = a.length / 2; gap > 0; gap /= 2) {// 本次循环的是增量的值 5 2 1
System.out.println("本次循环增量为" + gap);
for (int i = gap; i < a.length; i++) {// 记录每次的变化，i=gap
// 相当于第一遍先拿a[5]也就是13 来进行
a[0] = a[i]; // a[0]存储当前的值
for (j = i - gap; j > 0; j -= gap) { // 本处循环是最重要的循环，也就是移动位置的循环
// j=i-gap，第一遍j就等于0
// 也就是a【0】=26 注意此处改为>0
if (a[0] < a[j]) { // temp = a[5] = 13
// ，temp肯定是小于13的，所以执行下边语句
a[j + gap] = a[j]; // 将a[j] = 26 放到 j+gap的位置，也就是 0+5
// a[5]的位置
} else { // 否则跳过本层循环，记录执行 i=gap的循环
break;
}
}
a[j + gap] = a[0]; // 最后把a[0]的值还原
}
printXiEr(a);
}
// 输出结果
System.out.println("最终结果：");
print(a);
}
/**
*
* ======================================
* 2、交换排序->冒泡排序
* 冒泡排序最为一种经典的排序算法，是我们应该随后都能写出来的。
* 特点： 1、稳定排序
* 2、可用于链式存储结构
* 3、移动记录次数较多，算法平均时间性能比直接插入排序查。
* 4、当记录无序，n较大时，此算法不宜采用。
*
* ======================================
*/
@Test
public void BulleSort() {
System.out.println("2、交换排序->冒泡排序");
printXiEr(a);
for (int i = 0; i < a.length - 1; i++) { // 采用第一层循环来控制循环的次数，一共循环a.length-1次
// 这样会循环到倒数第二个元素
for (int j = i + 1; j < a.length; j++) {// 第二层循环来交换位置，j在i的基础上+1是因为当前的值要和他身后的元素比较大小，直至最后一个。（
// 因为第二次循环直至最后一个所以第一层循环才会a.length-1）
if (a[i] > a[j]) {
int temp = a[i];
a[i] = a[j];
a[j] = temp;
}
}
}
printXiEr(a);
}
/**
*
* ======================================
* 2、交换排序->快速排序
* 特点：
* 1、属于不稳定排序
* 2、排序过程中需要确定上界和下届，所以只能用于顺序结构，很难用于链式
* 3、在n较大时，在平均情况下快速排序是所有内部排序中速度最快的一种，所以适合初始记录无序，n较大的情况
* ======================================
*/
@Test
public void QuickSort() {
System.out.println("待排序序列");
print(a);
Qsort(a, 1, a.length - 1);
System.out.println();
print(a);
}
private void Qsort(int[] a, int low, int height) {
if (low < height) {
int point;
point = Partition(a, low, height);// 查找中间点
Qsort(a, low, point - 1);// 递归排序左边
Qsort(a, point + 1, height);// 递归排序右边
}
}
private int Partition(int[] a, int low, int height) { //1 9
a[0] = a[low];// 将中间点保存在a[0]这个位置中。
int point = a[low];// 把中间点保存在point中
while (low < height) {// 循环条件是只要low= point) {// low=point
// 改变写法 改成a<=point就跳过++；
low++;
}
a[height] = a[low];
}
a[low] = a[0];
return low;
}
// 3、选择排序 直接选择排序、堆排序、 树形排序
/**
*
* ======================================
* 3、选择排序->直接选择排序
*
* 特点：
* 1、是一种稳定的排序算法。
* 2、可用于链式存储结构
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*/
@Test
public void selectSort() {
System.out.println("待排序序列");
print(a);
for (int i = 1; i < a.length; i++) {//9
int k = i;
for (int j = i + 1; j < a.length; j++) {
if (a[k] > a[j]) {
k = j;
}
}
if (k != i) {
int temp = a[i];
a[i] = a[k];
a[k] = temp;
}
}
System.out.println();
print(a);
}
/**
*
* ======================================
* 3、选择排序->堆排序
* 特点：
* 1、不稳定排序
* 2、只能用于顺序存储结构
* ======================================
*/
@Test
public void HeapSort() {
System.out.println(Arrays.toString(a));
CreateHeap();// 首先需要创建根堆
/*for (int i = a.length - 1; i > 1; --i) {// 这个循环是把最大值a[1]放到末尾 ，
int temp = a[1];
a[1] = a[i]; // 此时i代表最后一个元素
a[i] = temp;
HeapAdjust(a, 1, i - 1);// 调整一次后继续，把数组，第一个位置，和最后一个位置 此处为何i-1，
// 是因为循环已经把最大值放到最后一个了，所以下次就方法最后一个-1的位置
}*/
System.out.println(Arrays.toString(a));
print(a);
}
private void CreateHeap() {
int n = a.length - 1; // 得到数组的最大值 8
for (int i = n / 2; i > 0; i--) { // 从最后一个非终端结点开始，然后一次-- 4
HeapAdjust(a, i, n);
}
}
// 调整堆 调整堆就是我给你三个参数int[] a, int s, int m ，你把以s为枢纽的完全二叉树，调成大根堆。
private void HeapAdjust(int[] a, int s, int m) {// s代表当前 m代表最后
int temp = a[s]; // 先把a[s]的值赋给temp保存起来
for (int j = 2 * s; j <= m; j *= 2) {
if (j < m && a[j] < a[j + 1]) { // 判断是s大还是s+1大，如果s+1大 就++j，把j换成当前最大
++j;
}
if (temp >= a[j]) { // 如果temp中比最大值还大，代表本身就是一个根堆，break
break;// 如果大于，就代表当前为大跟对，退出
}
a[s] = a[j];// 否则就把最大给[s]
s = j;// 然后把最大下标给s，继续循环,检查是否因为调整根堆而破坏了子树
// s = j 如果在进入for循环，就是检查以s为根节点，他之后的是否是根堆
}
a[s] = temp;
}
/**
*
* ======================================
* 4、归并排序
* 特点：
* 1、属于稳定排序
* 2、可用于链式存储
* ======================================
*/
@Test
public void MSortM1() {
print(a);
System.out.println();
Msort(a, 1, a.length - 1);
print(a);
}
private void Msort(int[] nums, int low, int hight) {
int mid = (low + hight) / 2; // 求得中间点
if (low < hight) { // 判断条件 如果low= 0; j--) {
int tempKey = (temp[j] / divide) % radix;
count[tempKey]--;// 从后往前赋值
array[count[tempKey]] = temp[j];
}
divide = divide * radix;
}
}
/**
* 辅助方法，输出当前数组的值。
*
* @param temp
* 接受传过来的数组
*/
void print(int[] temp) {
System.out.println("排序结果为：");
for (int i = 1; i < temp.length; i++) {
System.out.print(temp[i] + " ");
}
}
/**
* 第一种希尔排序的专用抽出方法
*
* @param temp
*/
void printXiEr(int[] temp) {
for (int i = 0; i < temp.length; i++) {
System.out.print(temp[i] + " ");
}
System.out.println();
}
/**
* 小测试，测试return，break，continue的区别
*/
@Test
public void aaa() {
for (int i = 1; i <= 3; i++) {
for (int j = 1; j <= 3; j++) {
if (i == 2) {
break;
}
System.out.println(i + " " + j);
}
}
}
}