八大排序java

冒泡排序

/**
 * 冒泡排序：* 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。这步做完后，最后的元素会是最大的数。* 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。*/
public class BubbleSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{3, 4, 5, 7, 1, 2, 0, 3, 6, 8};
        System.out.printf("排序前：" + Arrays.toString(arr) + "\n");
        bubbleSort(arr);
        System.out.printf("排序后：" + Arrays.toString(arr));
    }


    public static void bubbleSort(int[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
    }
}

快速排序

/**
 * 快速排序：* 快速排序的核心思想也是分治法，分而治之。* 选取第一个数为基准，将比基准小的数交换到前面，比基准大的数交换到后面，对左右区间重复第二步，直到各区间只有一个数
 */
public class QuickSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{3, 4, 5, 7, 1, 2, 0, 3, 6, 8};
        System.out.printf("排序前：" + Arrays.toString(arr) + "\n");
        quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
        System.out.printf("排序后：" + Arrays.toString(arr));
    }


    public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
        int i, j, temp, t;
        if (low > high) {
            return;
        }
        i = low;
        j = high;
        //temp就是基准位
        temp = arr[low];

        while (i < j) {
            //从右往左扫描，找到第一个比基准值小的元素
            while (temp <= arr[j] && i < j) {
                j--;
            }
            //从左往右扫描，找到第一个比基准值大的元素
            while (temp >= arr[i] && i < j) {
                i++;
            }
            //如果满足条件则交换
            if (i < j) {
                t = arr[j];
                arr[j] = arr[i];
                arr[i] = t;
            }
        }
        //最后将基准为与i和j相等位置的数字交换
        arr[low] = arr[i];
        arr[i] = temp;
        //递归调用左半数组
        quickSort(arr, low, j - 1);
        //递归调用右半数组
        quickSort(arr, j + 1, high);
    }
}

插入排序

/**
 * 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后
 * 重复步骤2~5
 * 插入排序的思想和我们打扑克摸牌的时候一样，从牌堆里一张一张摸起来的牌都是乱序的，我们会把摸起来的牌插入到左手中合适的位置，让左手中的牌时刻保持一个有序的状态。*/
public class InsertSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{3, 4, 5, 7, 1, 2, 0, 3, 6, 8};
        System.out.printf("排序前：" + Arrays.toString(arr) + "\n");
        insertSort(arr);
        System.out.printf("排序后：" + Arrays.toString(arr));
    }


    public static void insertSort(int[] arr) {
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            if (arr[i] < arr[i - 1]) {
                int temp = arr[i];
                int j; //插入的位置
                for (j = i - 1; j >= 0 && temp < arr[j]; j--) {
                    arr[j + 1] = arr[j]; //移动数据
                }
                arr[j + 1] = temp; //插入数据
            }
        }
    }
}

选择排序

/**
 * 选择排序：* 在未排序序列中找到最小（大）元素，存放到排序序列的起始位置
 * 从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素，然后放到已排序序列的末尾
 * 以此类推，直到所有元素均排序完毕
 */
public class SelectSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{3, 4, 5, 7, 1, 2, 0, 3, 6, 8};
        System.out.printf("排序前：" + Arrays.toString(arr) + "\n");
        selectsort(arr);
        System.out.printf("排序后：" + Arrays.toString(arr));
    }


    public static void selectsort(int[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            int min = i; //最小元素的下标
            for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
                if (arr[min] > arr[j]) {
                    min = j; //找最小值
                }
            }
            //交换位置
            if (i != min) {
                int temp = arr[i];
                arr[i] = arr[min];
                arr[min] = temp;
            }
        }
    }
}

堆排序

/**
 * 堆排序：* 1、根据初始数组构造堆
 * 2、每次交换第一个和最后一个元素，然后将除最后一个元素以外的其他元素重新调整为大顶堆
 * 重复以上两个步骤，直到没有元素可操作，就完成排序了。*/
public class HeapSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{3, 4, 5, 7, 1, 2, 0, 3, 6, 8};
        System.out.printf("排序前：" + Arrays.toString(arr) + "\n");
        heapSort(arr);
        System.out.printf("排序后：" + Arrays.toString(arr));
    }


    /**
     * 转化为大顶堆
     * @param arr 待转化的数组
     * @param size 待调整的区间长度
     * @param index 结点下标
     */
    public static void maxHeap(int[] arr, int size, int index) {
        //左子结点
        int leftNode = 2 * index + 1;
        //右子结点
        int rightNode = 2 * index + 2;
        int max = index;
        //和两个子结点分别对比，找出最大的结点
        if (leftNode < size && arr[leftNode] > arr[max]) {
            max = leftNode;
        }
        if (rightNode < size && arr[rightNode] > arr[max]) {
            max = rightNode;
        }
        //交换位置
        if (max != index) {
            int temp = arr[index];
            arr[index] = arr[max];
            arr[max] = temp;
            //因为交换位置后有可能使子树不满足大顶堆条件，所以要对子树进行调整
            maxHeap(arr, size, max);
        }
    }


    public static void heapSort(int[] arr) {
        //开始位置是最后一个非叶子结点，即最后一个结点的父结点
        int start = (arr.length - 1) / 2;
        //调整为大顶堆
        for (int i = start; i >= 0; i--) {
            HeapSort.maxHeap(arr, arr.length, i);
        }
        //先把数组中第 0 个位置的数和堆中最后一个数交换位置，再把前面的处理为大顶堆
        for (int i = arr.length - 1; i > 0; i--) {
            int temp = arr[0];
            arr[0] = arr[i];
            arr[i] = temp;
            maxHeap(arr, i, 0);
        }
    }
}

归并排序

/**
 * 归并排序：* 将 n 个元素分成两个各含 n/2 个元素的子序列
 * 借助递归，两个子序列分别继续进行第一步操作，直到不可再分为止
 * 此时每一层递归都有两个子序列，再将其合并，作为一个有序的子序列返回上一层，再继续合并，全部完成之后得到的就是一个有序的序列
 * 关键在于两个子序列应该如何合并。假设两个子序列各自都是有序的，那么合并步骤就是：* 创建一个用于存放结果的临时数组，其长度是两个子序列合并后的长度
 * 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临时数组，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
 */
public class MergeSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{3, 4, 5, 7, 1, 2, 0, 3, 6, 8};
        System.out.printf("排序前：" + Arrays.toString(arr) + "\n");
        mergeSort(arr, 0, arr.length - 1);
        System.out.printf("排序后：" + Arrays.toString(arr));
    }


    /**
     * 合并数组
     */
    public static void merge(int[] arr, int low, int middle, int high) {
        // 用于存储归并后的临时数组
        int[] temp = new int[high - low + 1];
        // 记录第一个数组中需要遍历的下标
        int i = low;
        // 记录第二个数组中需要遍历的下标
        int j = middle + 1;
        // 记录在临时数组中存放的下标
        int index = 0;
        // 遍历两个数组，取出小的数字，放入临时数组中
        while (i <= middle && j <= high) {
            // 第一个数组的数据更小
            if (arr[i] <= arr[j]) {
                // 把更小的数据放入临时数组中
                temp[index] = arr[i];
                // 下标向后移动一位
                i++;
            } else {
                temp[index] = arr[j];
                j++;
            }
            index++;
        }
        // 处理剩余未比较的数据
        while (i <= middle) {
            temp[index] = arr[i];
            i++;
            index++;
        }
        while (j <= high) {
            temp[index] = arr[j];
            j++;
            index++;
        }
        // 把临时数组中的数据重新放入原数组
        for (int k = 0; k < temp.length; k++) {
            arr[k + low] = temp[k];
        }
    }


    /**
     * 归并排序
     */
    public static void mergeSort(int[] arr, int low, int high) {
        int middle = (high + low) / 2;
        if (low < high) {
            // 处理左边数组
            mergeSort(arr, low, middle);
            // 处理右边数组
            mergeSort(arr, middle + 1, high);
            // 归并
            merge(arr, low, middle, high);
        }
    }
}

基数排序

/**
 * 基数排序：* 基数排序的原理是将整数按位数切割成不同的数字，然后按每个位数分别比较
 * 为此需要将所有待比较的数值统一为同样的数位长度，数位不足的数在高位补零
 */
public class RadixSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{3, 4, 5, 7, 1, 2, 0, 3, 6, 8};
        System.out.printf("排序前：" + Arrays.toString(arr) + "\n");
        radixSort(arr);
        System.out.printf("排序后：" + Arrays.toString(arr));
    }


    /**
     * 基数排序
     */
    public static void radixSort(int[] arr) {
        // 存放数组中的最大数字
        int max = Integer.MIN_VALUE;
        for (int value : arr) {
            if (value > max) {
                max = value;
            }
        }
        // 计算最大数字是几位数
        int maxLength = (max + "").length();
        // 用于临时存储数据
        int[][] temp = new int[10][arr.length];
        // 用于记录在 temp 中相应的下标存放数字的数量
        int[] counts = new int[10];
        // 根据最大长度的数决定比较次数
        for (int i = 0, n = 1; i < maxLength; i++, n *= 10) {
            // 每一个数字分别计算余数
            for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
                // 计算余数
                int remainder = arr[j] / n % 10;
                // 把当前遍历的数据放到指定的数组中
                temp[remainder][counts[remainder]] = arr[j];
                // 记录数量
                counts[remainder]++;
            }
            // 记录取的元素需要放的位置
            int index = 0;
            // 把数字取出来
            for (int k = 0; k < counts.length; k++) {
                // 记录数量的数组中当前余数记录的数量不为 0
                if (counts[k] != 0) {
                    // 循环取出元素
                    for (int l = 0; l < counts[k]; l++) {
                        arr[index] = temp[k][l];
                        // 记录下一个位置
                        index++;
                    }
                    // 把数量置空
                    counts[k] = 0;
                }
            }
        }
    }
}