就是使一串记录,按照其中的某个关键字的大小,递增或递减排列起来的操作。通常意义上的排序,指的是原地排序(升序)。
稳定性:两个相等的数据,如果经过排序后,排序算法能保证其相对位置不发生变化,则称该算法是具备稳定性的排序。
例如:9 5(a) 4 6 5(b) 0,排序后为:4 5(a) 5(b) 6 9
1.直接插入排序:将整个区间分为无序区间(后面)和有序区间(前面的部分),每次选择无序区间的第一个元素,插入在有序区间合适的位置。
// 直接插入排序。时间复杂度最坏O(n^2),最好O(n)。空间复杂度O(1)
// 思路:前面为有序(从后往前判断),后面为无序,(从前往后遍历)
public static void insertSort(int[] array){
// 有序区间: [0, i)
// 无序区间: [i, array.length)
for(int i = 1;i < array.length;i++){
int key = array[i];// 保存当前待排序数据
int j;// 遍历有序部分从后往前比较
for(j = i - 1;j >= 0 && array[j] > key;j--){
//条件:如果 j 到达第一个位置表示这个数就是最小的,如果 key >= array[j] 就不用进行处理
array[j + 1] = array[j];
}
array[j + 1] = key;// 将 key 值放到他该在的位置
}
}
折半插入排序:在有序区间选择合适的位置插入时,由于元素已经有序,所以可以利用折半查找的思想。
public static void binaryInsertSort(int[] array){
for(int i = 1;i < array.length;i++){
int key = array[i];
int left = 0;
int right = i;
while(left < right){
int mid = (left + right) / 2;
if(key >= array[mid]){
left = mid + 1;
}else{
right = mid;
}
}
for(int j = i;j > left;j--){
array[j] = array[j - 1];
}
array[left] = key;
}
}
2.希尔排序:又称缩小增量法。
希尔排序法的基本思想是:先选定一个整数,把待排序文件中所有记录分成个组,所有距离为的记录分在同一组内,并对每一组内的记录进行排序。然后,取,重复上述分组和排序的工作。当到达=1时,所有记录在统一组内排好序。
1. 希尔排序是对直接插入排序的优化。
2. 当gap > 1时都是预排序,目的是让数组更接近于有序。当gap == 1时,数组已经接近有序的了,这样就会很快。这样整体而言,可以达到优化的效果。
// 希尔排序:分组对数据进行预处理
public static void shellSort(int[] array){
int gap = array.length;
while(true){
gap /= 2;
// 排序
for(int i = gap;i < array.length;i++){
int key = array[i];
int j = i - gap;
for(;j >= 0 && array[j] > key;j -= gap){
array[j + gap] = array[j];
}
array[j + gap] = key;
}
if(gap == 1){
break;
}
}
}
3.直接选择排序:每一次从无序区间选出最大(或最小)的一个元素,存放在无序区间的最后(或最前),直到全部待排序的数据元
素排完 。
//每次选择最大的元素放到无序区间的最后面,无序在前,有序在后
public static void selectSort1(int[] array){
// 无序区间: [0, array.length - i)
// 有序区间: [array.length - i, array.length)
for(int i = 0;i < array.length - 1;i++){// 有序
int max = 0;
for(int j = 1;j < array.length - i;j++){
if(array[j] > array[max]){
max = j;
}
}
swap(array,array.length - 1 - i,max);
}
}
//每次选择最小的元素放到无序区间的最前面,有序在前,无序在后
public static void selectSort2(int[] array){
// 有序区间[0,i)
//无序区间[i,array.length)
for(int i = 0;i < array.length - 1;i++){
int min = i;
for(int j = i + 1;j < array.length;j++){
if(array[j] < array[min]){
min = j;
}
}
swap(array,min,i);
}
}
public static void swap(int[] array,int a,int b){
int t = array[a];
array[a] = array[b];
array[b] = t;
}
双向选择排序:每一次从无序区间选出最小 + 最大的元素,存放在无序区间的最前和最后,直到全部待排序的数据元素排完 。
public static void selectSortOP(int[] array){
// 无序区间[begin,end]
int begin = 0;
int end = array.length - 1;
while(begin < end) {
int min = begin;
int max = begin;
for (int i = begin ; i <= end; i++){// 遍历有序
if(array[i] > array[max]){
max = i;
}
if(array[i] < array[min]){
min = i;
}
}
swap(array, min, begin);
if(max == begin){
max = min;
}
swap(array,max,end);
begin++;
end--;
}
}
4.堆排序:基本原理也是选择排序,只是不在使用遍历的方式查找无序区间的最大的数,而是通过堆来选择无序区间的最大的
数。
注意: 排升序要建大堆;排降序要建小堆。
// 堆排序
public static void heapSort(int[] array){// 4 3 2 1
createHeapBig(array);
for(int i = 0;i < array.length - 1;i++){
swap(array,0,array.length - 1 - i);
shiftDownBig(array,0,array.length - 1 - i);
}
}
// 建立大根堆
private static void createHeapBig(int[] array) {
for(int i = (array.length - 2)/2;i >= 0 ;i--){
shiftDownBig(array,i,array.length);
}
}
// 向下调整
private static void shiftDownBig(int[] array, int index, int size) {
int left = index * 2 + 1;
while(left < size){
int right = left + 1;
int max = left;
if(right < size && array[right] > array[max]){
max = right;
}
if(array[index] >= array[max]){
break;
}
swap(array,index,max);
index = max;
left = index * 2 + 1;
}
}
5.冒泡排序:在无序区间,通过相邻数的比较,将最大的数冒泡到无序区间的最后,持续这个过程,直到数组整体有序。
// 冒泡排序:相邻数比较,将大的放在后面
public static void bubbleSort(int[] array){
for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
boolean isSorted = true;
for (int j = 0; j < array.length - i - 1; j++) {
// 相等不交换,保证稳定性
if (array[j] > array[j + 1]) {
swap(array, j, j + 1);
isSorted = false;
}
}
if (isSorted) {
break;
}
}
}
6.快速排序:
1. 从待排序区间选择一个数,作为基准值(pivot);
2. Partition: 遍历整个待排序区间,将比基准值小的(可以包含相等的)放到基准值的左边,将比基准值大的
(可以包含相等的)放到基准值的右边;
3. 采用分治思想,对左右两个小区间按照同样的方式处理,直到小区间的长度 == 1,代表已经有序,或者小区
间的长度 == 0,代表没有数据。
public static void quickSort(int[] array){
quickSortInter(array,0,array.length - 1);
}
private static void quickSortInter(int[] array, int left, int right) {// 左右都是闭区间
if(left >= right){
return;
}
//int pivotIndex = partition1(array,left,right);
//int pivotIndex = partition2(array,left,right);
int pivotIndex = partition3(array,left,right);
quickSortInter(array,left,pivotIndex - 1);
quickSortInter(array,pivotIndex + 1,right);
}
// Hoare法
private static int partition1(int[] array, int left, int right) {
int pivot = array[left];
int i = left;
int j = right;
while(i < j){
while(i < j && array[j] >= pivot){
j--;
}
while(i < j && array[i] <= pivot){
i++;
}
swap(array,i,j);
}
swap(array,i,left);
return i;
}
private static void swap(int[] array, int i, int j) {
int t = array[i];
array[i] = array[j];
array[j] = t;
}
// 挖坑法
private static int partition2(int[] array,int left,int right){
int pivot = array[left];
int i = left;
int j = right;
while(i < j){
while(i < j && array[j] >= pivot){
j--;
}
array[i] = array[j];
while(i < j && array[i] <= pivot){
i++;
}
array[j] = array[i];
}
array[i] = pivot;
return i;
}
// 前后遍历法
private static int partition3(int[] array,int left,int right){
int pivot = array[left];
int d = left + 1;
int i = left + 1;
for(;i <= right;i++){
if(array[i] < pivot){
swap(array,i,d++);
}
}
swap(array,d - 1,left);
return d - 1;
}
7.归并排序: