【Java数据结构】 数组和简单排序

通过Java数据结构系列博文，整理Java数据结构和常见算法实现。
数组 
数组（array）是相同类型变量的集合，可以使用共同的名字引用它。数组可
被定义为任何类型，可以是一维或多维。数组中的一个特别要素是通过下标来访
问它。数组提供了一种将有联系的信息分组的便利方法。 
一维数组 
一维数组（one‐dimensional array  ）实质上是相同类型变量列表。要创建一
个数组，你必须首先定义数组变量所需的类型。通用的一维数组的声明格式是：  
type var‐name[ ];   
获得一个数组需要 2 步。第一步，你必须定义变量所需的类型。第二步，你
必须使用运算符 new 来为数组所要存储的数据分配内存，并把它们分配给数组
变量。这样 Java  中的数组被动态地分配。如果动态分配的概念对你陌生，别担
心，它将在本书的后面详细讨论。 
数组的初始化（array initializer  ）就是包括在花括号之内用逗号分开的表达
式的列表。逗号分开了数组元素的值。Java  会自动地分配一个足够大的空间来
保存你指定的初始化元素的个数，而不必使用运算符 new。 
Java  严格地检查以保证你不会意外地去存储或引用在数组范围以外的值。
Java  的运行系统会检查以确保所有的数组下标都在正确的范围以内（在这方面，
Java  与 C/C++  从根本上不同，C/C++  不提供运行边界检查） 。 
多维数组 
在 Java  中，多维数组（multidimensional arrays  ）实际上是数组的数组。你
可能期望，这些数组形式上和行动上和一般的多维数组一样。然而，你将看到，
有一些微妙的差别。定义多维数组变量要将每个维数放在它们各自的方括号中。
例如，下面语句定义了一个名为 twoD  的二维数组变量。 
int twoD[][] = new int[4][5];   
 
简单排序 
简单排序中包括了：冒泡排序、选择排序、插入排序； 
1.冒泡排序的思想： 
假设有 N 个数据需要排序，则从第 0 个数开始，依次比较第 0 和第 1 个数据，
如果第 0 个大于第 1 个则两者交换，否则什么动作都不做，继续比较第 1 个第 2
个…，这样依次类推，直至所有数据都“冒泡”到数据顶上。 
冒泡排序的的 java 代码： 

 1 Public void bubbleSort() 

 2 { 

 3 int in,out; 

 4 for(out=nElems‐1;out>0;out‐‐) 

 5     for(in=0;in<out;in++) 

 6     { 

 7         If(a[in]>a[in+1]) 

 8             Swap(in,in+1); 

 9 } 

10 } 

算法的不变性：许多算法中，有些条件在算法执行过程中始终是不变的。这些
条件被称  为算法的不变性，如果不变性不为真了，则标记出错了； 
冒泡排序的效率 O（N*N） ，比较 N*N/2，交换 N*N/4； 
2.  选择排序的思想： 
假设有 N 条数据，则暂且标记第 0 个数据为 MIN（最小） ，使用 OUT 标记最左
边未排序的数据，然后使用 IN 标记第 1 个数据，依次与 MIN 进行比较，如果比
MIN 小，则将该数据标记为 MIN，当第一轮比较完后，最终的 MIN 与 OUT 标记
数据交换，依次类推； 
选择排序的 java 代码： 
 

 1 Public void selectSort() 

 2 { 

 3 Int in,out,min; 

 4 For(out=0;out<nElems‐1;out++) 

 5 { 

 6     Min=out; 

 7 For(in=out+1;in<nElems;in++) 

 8     If(a[in]<a[min]) 

 9     Min=in; 

10 Swap(out,min); 

11 } 

12 } 

选择排序的效率：O（N*N） ，比较 N*N/2，交换<N；  选择排序与冒泡排序比
较，比较次数没有明显改变，但交换次数明显减少了很多； 
3.  插入排序的思想： 
插入排序是在部分数据有序的情况下，使用 OUT 标记第一个无序的数据，将
其提取保存到一个中间变量 temp 中去，使用 IN 标记空位置，依次比较 temp 中
的值与 IN‐1 的值，如果 IN‐值大于 temp 的值，则后移，直到遇到第一个比 temp
小的值，在其下一个位置插入； 
插入排序的 java 代码： 

Public void InsertionSort() 

    { 

        Int in,out; 

        For(out=1;out<nElems;out++) 

        { 

            Long temp=a[out] 

            In=out; 

            While(in>0&& a[in‐1]>temp) 

            { 

                A[in]=a[in‐1]; 

                ‐ ‐in; 

} 

A[in]=temp; 

} 

} 

插入排序的效率：O（N*N）,  比较 N*N/4，复制 N*N/4；插入排序在随机数的
情况下，比冒泡快一倍，比选择稍快；在基本有序的数组中，插入排序几乎只需
要 O（N） ；在逆序情况下，并不比冒泡快；