【算法思想-排序】排序数组-力扣 912 题

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1.题目描述

给你一个整数数组 nums，请你将该数组升序排列。

2.示例

示例 1：

输入：nums = [5,2,3,1]
输出：[1,2,3,5]

示例 2：

输入：nums = [5,1,1,2,0,0]
输出：[0,0,1,1,2,5]

3.提示

提示：

• 1 <= nums.length <= 5 * 104
• -5 * 104 <= nums[i] <= 5 * 104

4.题解

• 冒泡排序 超时
• 选择排序 超时
• 插入排序 超时
• 堆排序 通过
• 希尔排序 通过
• 归并排序(递归-合并-插入) 通过
• 归并排序(递归-合并) 通过
• 归并排序(迭代-合并) 通过
• 单边快排 超时
• 双边快排 超时
• 双边快排+随机基准位 通过
• 双边快排+随机基准位+等值处理 通过

堆排序

public static void sort(int[] a) {
    buildHeap(a);
    //排序
    for (int i = a.length - 1; i >= 0; i--) {
        swap(a, 0, i);
        down(a, 0, i);
    }
}

/**
 * 建堆
 *
 * @param a
 */
private static void buildHeap(int[] a) {
    for (int i = a.length / 2 - 1; i >= 0; i--) {
        down(a, i, a.length);
    }
}

/**
 * 下潜方法
 *
 * @param a      原数组
 * @param parent 父节点
 * @param size   长度
 */
private static void down(int[] a, int parent, int size) {
    while (true) {
        int left = parent * 2 + 1;
        int right = left + 1;
        int max = parent;
        if (left < size && a[left] > a[max]) {
            max = left;
        }
        if (right < size && a[right] > a[max]) {
            max = right;
        }
        if (max == parent) {
            break;
        }
        swap(a, max, parent);
        parent = max;
    }
}

/**
 * 交换位置
 *
 * @param a
 * @param right
 * @param max
 */
private static void swap(int[] a, int right, int max) {
    int t = a[max];
    a[max] = a[right];
    a[right] = t;
}

希尔排序:

public static void sort(int[] a) {
    for (int gap = a.length >> 1; gap > 0; gap = gap >> 1) {
        //插入排序
        for (int low = gap; low < a.length; low++) {
            int t = a[low];
            int i = low - gap;
            while (i >= 0 && t < a[i]) {
                a[i + gap] = a[i];
                i -= gap;
            }
            if (i != low - gap) {
                a[i + gap] = t;
            }
        }
    }
}

归并排序:

public class Sort_06_MergeInsertionSort_01 {

    /**
     * 归并排序思想:先分割
     *
     * @param a1
     */
    public static void sort(int[] a1) {
        int[] a2 = new int[a1.length];
        split(a1, 0, a1.length - 1, a2);
    }

    private static void split(int[] a1, int left, int right, int[] a2) {
        // 2. 治
        if (right - left <= 32) {
            // 插入排序
            insertion(a1, left, right);
            return;
        }
        // 1. 分
        int m = (left + right) >>> 1;
        split(a1, left, m, a2);
        split(a1, m + 1, right, a2);
        // 3. 合
        merge(a1, left, m, m + 1, right, a2);
        //把a2中的元素复制回a1
        System.arraycopy(a2, left, a1, left, right - left + 1);
    }

    public static void merge(int[] a1, int i, int iEnd, int j, int jEnd, int[] a2) {
        int k = i;
        while (i <= iEnd && j <= jEnd) {
            if (a1[i] < a1[j]) {
                a2[k] = a1[i];
                i++;
            } else {
                a2[k] = a1[j];
                j++;
            }
            k++;
        }
        if (i > iEnd) {
            System.arraycopy(a1, j, a2, k, jEnd - j + 1);
        }
        if (j > jEnd) {
            System.arraycopy(a1, i, a2, k, iEnd - i + 1);
        }
    }

    public static void insertion(int[] a, int left, int right) {
        for (int low = left + 1; low <= right; low++) {
            int t = a[low];
            int i = low - 1;
            // 自右向左找插入位置，如果比待插入元素大，则不断右移，空出插入位置
            while (i >= left && t < a[i]) {
                a[i + 1] = a[i];
                i--;
            }
            // 找到插入位置
            if (i != low - 1) {
                a[i + 1] = t;
            }
        }
    }


    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {9, 3, 7, 2, 8, 5, 1, 4};
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }
}

双边快排

public class Sort_07_02_QuickSortHoare_07 {
    /**
     * 双边快排
     *
     * @param a
     */
    public static void sort(int[] a) {
        quick(a, 0, a.length - 1);
    }

    /**
     * 快排
     *
     * @param a
     * @param left
     * @param right
     */
    private static void quick(int[] a, int left, int right) {
        if (left >= right) {
            return;
        }
        int mid = partition(a, left, right);
        quick(a, left, mid - 1);
        quick(a, mid + 1, right);
    }

    private static int partition(int[] a, int left, int right) {
        //添加left随机
        final int index = ThreadLocalRandom.current().nextInt(right - left + 1) + left;
        swap(a, left, index);
        int pv = a[left];
        int i = left + 1;
        int j = right;//j找小的
        while (i <= j) {
            while (i <= j && a[j] > pv) {
                j--;
            }
            while (i <= j && a[i] < pv) {
                i++;
            }
            if (i <= j) {
                swap(a, i, j);
                i++;
                j--;
            }
        }
        swap(a, left, j);
        return j;
    }

    /**
     * 交换位置
     *
     * @param a
     * @param right
     * @param max
     */
    private static void swap(int[] a, int right, int max) {
        int t = a[max];
        a[max] = a[right];
        a[right] = t;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {6, 5, 4, 3, 2, 1};
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }
}

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