排序-八大排序FollowUp

FollowUp

1.插入排序

(1).直接插入排序

时间复杂度:
最坏情况下:0(n^2)
最好情况下:0(n)当数据越有序 排序越快

适用于: 待排序序列 已经基本上趋于有序了!
空间复杂度:0(1)
稳定性:稳定的

java 复制代码
   public static void insertSort(int[] array){
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j = i - 1;
            for (; j >= 0 ; j--) {
                    //这里加不加等号 和稳定有关系
                    // 但是:本身就是一个稳定的排序 可以实现为不稳定的排序
                    // 但是 本身就是一个不稳定的排序 是不可能变成一个稳定的排序的
                if(array[j] > tmp){
                    array[j + 1] = array[j];
                }else {
                    break;
                }
            }
            array[j+1] = tmp;
        }
    }

(2).希尔排序(缩小增量排序)

重点是最后还是会把整体作一组来直接插入排序

java 复制代码
  public static void shellSort(int[] array){
        int gap = array.length;
        while(gap > 1){
            shell(array,gap);
            gap /= 2;
        }
    }
    public static void shell(int[] array, int gap){
        for (int i = gap; i < array.length; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j = i - gap;
            for (;j >= 0; j -= gap) {
                if(array[j] > tmp){
                    array[j+gap] = array[j];
                }else {
                    break;
                }

            }
            array[j+gap] = tmp;
        }
    }

2.选择排序

(1).直接选择排序

在元素集合array[i]--array[n-1]中选择关键码最大(小)的数据元素
若它不是这组元素中的最后一个(第一个)元素,则将它与这组元素中的最后一个(第一个)元素交换
在剩余的array[i]--array[n-2](array[i+1]--array[n-1])集合中,重复上述步骤,直到集合剩余1个元素

java 复制代码
    public static void selectSort(int[] array){
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            int mixIndex = i;
            for (int j = i+1; j < array.length; j++) {
                if(array[mixIndex] > array[j]){
                    mixIndex = j;
                }
            }
            int tmp = array[i];
            array[i] = array[mixIndex];
            array[mixIndex] = tmp;
        }
    }

**【直接选择排序的特性总结】

  1. 直接选择排序思考非常好理解,但是效率不是很好。实际中很少使用
  2. 时间复杂度:O(N^2)
  3. 空间复杂度:O(1)
  4. 稳定性:不稳定**

(2.)双向选择排序:

java 复制代码
 public static void selectSort2(int[] array){

        int left = 0;
        int right = array.length-1;
        while(left < right){
            int minIndex = left;
            int maxIndex = left;
            for (int i = left+1; i < right; i++) {
                if(array[i] > array[maxIndex]){
                    maxIndex = i;
                }
                if(array[i] < array[minIndex]){
                    minIndex = i;
                }
                swap(array,left,minIndex);
                //防止最大的是在第一个的时候
                if(maxIndex == left){
                    maxIndex = minIndex;
                }
                swap(array,right,maxIndex);
                left++;
                right--;

            }
        }
    }

(3).堆排序

具体的思路在PriorityQueue(一)------用堆实现优先级队列

java 复制代码
    public static void heapSort(int[] array){
        creatHeap(array);
        int end = array.length-1;
        while(end > 0){
           swap(array,0,end);
           siftDown(array,0,end);
           end--;
        }
    }

    private static void creatHeap(int[] array) {
        for (int parent = (array.length-1-1)/2; parent >= 0 ; parent--) {
            siftDown(array,parent,array.length);
        }
    }

    private static void siftDown(int[] array,int parent,int len) {
        int child = 2*parent + 1;
        while(child < len){
            if(child +1 < len && array[child] < array[child+1]){
                child++;
            }
            if(array[child] > array[parent]){
                swap(array,child,parent);
                parent = child;
                child = 2*parent + 1;
            }else {
                break;
            }

        }
    }
public static void swap(int[] array, int i, int j){
        int tmp = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = tmp;
    }

3.交换排序

(1).冒泡排序

优化:

时间复杂度:0(N^2)
如果加了优化:最好情况下 可以达到0(n)

空间复杂度:0(1)

稳定性:稳定的排序
优化:每一趟都需要判断 上一趟 有没有交换

java 复制代码
    public static void bubbleSort(int[] array){
        for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
            boolean flg = false;
            for (int j = 0; j < array.length -1 - i ; j++) {
                if(array[j] > array[j+1]){
                    swap(array,j,j+1);
                    flg =true;
                }
            }
            //说明上一趟没有交换,也就是有序了
            if(!flg){
                break;
            }
        }
    }
  public static void swap(int[] array, int i, int j){
        int tmp = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = tmp;
    }

(2).快速排序

时间复杂度
最好的情况下:0(N*logN) 最坏情况下:0(N^2)逆宇|有序空间复杂度:
最好的情况下:0(logN) 最坏情况下:0(N)逆序/有序
稳定性:不稳定

快排最好和最坏情况分析
Hoare法

记录下key L和R相向出发,R找比Key小的值,L找比Key大的值,R先找找到后,L再找,两个找到交换;直到L和R相遇,相遇的位置为最后L找到的小于Key的值(让R先找的原因),此时的L就是pivot ,将Key和L交换

然后以pivot为中点,将它左右两边的循环以上操作也就是递归直到传入的L和R为相同的,那么任何一个以pivot为中点的数组都变成有序的了

pivot指的是l和r相遇的位置

java 复制代码
  public static void  quickSort(int[] array){
        quick(array,0, array.length-1);
    }

    private static void quick(int[] array,int start,int end) {
        if(start >= end){
            return;
        }
        int pivot = partitionHoare(array,start,end);
        quick(array,start,pivot-1);
        quick(array,pivot+1,end);
    }

    private static int partitionHoare(int[] array, int left, int right) {
        int tmp = array[left];
        int i = left;
        while(left < right){
            while(left < right && array[right] >= tmp){
                right--;
            }
            while (left < right && array[left] <= tmp){
                left++;
            }
            swap(array,left,right);
        }
        swap(array,i,left);
        return left;
    }

总结:

挖坑法

向将L的第一个位置为key,也就是坑位置,然后还是R先走找到比key小的就将R下标的值给坑位,此时R为坑位,L再走,找到比L大的值,放到坑位,L此时变为坑位,直到R和L相遇,还是保证L和R相遇的时候,是R找的比Key小的放到坑位里,然后将相遇的坑位放入Key

java 复制代码
   public static void  quickSort(int[] array){
        quick(array,0, array.length-1);
    }

    private static void quick(int[] array,int start,int end) {
        if(start >= end){
            return;
        }
        int pivot = partitionHole(array,start,end);
        quick(array,start,pivot-1);
        quick(array,pivot+1,end);
    }
    private static int partitionHole(int[] array, int left, int right) {
        int tmp = array[left];
        int t = left;
        while(left < right){
            while(left < right && array[right] >= tmp){
                right--;
            }
            array[left] = array[right];
            while (left < right && array[left] <= tmp){
                left++;
            }
            array[right] = array[left];
        }
        array[left] = tmp;
        return left;
    }

总结:

前后指针法

cur指向left加1的位置,prev指向left的位置,cur往前走,当遇到一个小于left下标值,并且此时cur和prev指向的不是同一个位置,那么cur和prev下标的值互换,直到cur超过right此时将prev和left下标的值互换,并返回prev,即是相对的中间位置

java 复制代码
 public static void quickSort(int[] array) {
        quick(array, 0, array.length - 1);
    }
public static int partition(int[] array, int left, int right){
        int prev = left;
        int cur = left + 1;
        while (cur <= right){
            if(array[cur] < array[left] && array[++prev] != array[cur]){
                swap(array,prev,cur);
            }
            cur++;
        }
        swap(array,left,prev);
        return prev;
    }
    private static void quick(int[] array,int start,int end) {
        if(start >= end){
            return;
        }
        if(end - start + 1 <= 15){
            insertSort(array,start,end);
            return;
        }
        int index = middleNume(array,start,end);
        swap(array,start,index);
        int pivot = partition(array,start,end);
        quick(array,start,pivot-1);
        quick(array,pivot+1,end);
    }
优化
java 复制代码
 public static void  quickSort(int[] array){
        quick(array,0, array.length-1);
    }    
private static void quick(int[] array,int start,int end) {
        if(start >= end){
            return;
        }
        if(end - start + 1 <= 15){
            insertSort(array,start,end);
            return;
        }
        int index = middleNume(array,start,end);
        swap(array,start,index);
        int pivot = partitionHoare(array,start,end);
        quick(array,start,pivot-1);
        quick(array,pivot+1,end);
    }

    private static int middleNume(int[] array, int left, int right) {
        int mid = (left + right)/2;
        if(array[left] < array[right] ){
            if(array[mid] < array[left]){
                return left;
            }else if(array[mid] > array[right]){
                return right;
            }else {
                return mid;
            }
        }else {
            if(array[mid] < array[right]){
                return right;
            }else if(array[mid] > array[left]){
                return left;
            }else {
                return mid;
            }
        }
    }
    public static void insertSort(int[] array,int left,int right){
        for (int i = left+1; i <= right; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j = i - 1;
            for (; j >= left ; j--) {
                if(array[j] > tmp){
                    array[j + 1] = array[j];
                }else {
                    break;
                }
            }
            array[j+1] = tmp;
        }
    }

非递归的方法

java 复制代码
  public static void  quickSortNor(int[] array){
        int start = 0;
        int end = array.length -1;
        Stack<Integer> stack =new Stack<>();
        int pivot = partitionHoare(array,start,end);
       if(pivot - 1 > start){
           stack.push(start);
           stack.push(pivot-1);
       }
       if(pivot+1 < end){
           stack.push(pivot+1);
           stack.push(end);
       }
       while(!stack.empty()){
           end =stack.pop();
           start = stack.pop();
           pivot = partitionHoare(array,start,end);

           if(pivot - 1 > start){
               stack.push(start);
               stack.push(pivot-1);
           }
           if(pivot+1 < end){
               stack.push(pivot+1);
               stack.push(end);
           }

       }
  }
    private static int partitionHoare(int[] array, int left, int right) {
        int tmp = array[left];
        int i = left;
        while(left < right){
            while(left < right && array[right] >= tmp){
                right--;
            }
            while (left < right && array[left] <= tmp){
                left++;
            }
            swap(array,left,right);
        }
        swap(array,i,left);
        return left;
    }

4. 归并排序

时间复杂度:0(N*logN)

空间复杂度:0(logN)

稳定性:稳定的

排序目前为止3个稳定的排序:直接插入排序、冒泡排序、归并排序

java 复制代码
   public static void mergeSort(int[] array){
        mergeSortFun(array,0,array.length-1);
    }
    public static void mergeSortFun(int[] array,int start,int end){
        if(start >= end){
            return;
        }
        int mid = (start + end)/2;
        mergeSortFun(array,start,mid);
        mergeSortFun(array,mid+1,end);
        //左右两边数组合并
        merge(array,start,mid,end);
    }
    public static void merge(int[] array,int left,int mid, int right){
        int s1 = left;
        int e1 = mid;
        int s2 = mid+1;
        int e2 = right;
        //两边的数组合并数组的长度
        int[] tmpArray = new int[right - left +1];
        int k = 0;
        while (s1 <= e1 && s2 <= e2){
            if(array[s1] < array[s2]){
                tmpArray[k++] = array[s1++];
            }else {
                tmpArray[k++] = array[s2++];
            }
        }
        while (s1 <= e1){
            tmpArray[k++] = array[s1++];
        }
        while (s2 <= e2){
            tmpArray[k++] = array[s2++];
        }
        for (int i = 0; i < tmpArray.length; i++) {
            array[left+i] = tmpArray[i];
        }
    }

非递归

java 复制代码
   public static void merge(int[] array,int left,int mid, int right){
        int s1 = left;
        int e1 = mid;
        int s2 = mid+1;
        int e2 = right;
        //两边的数组合并数组的长度
        int[] tmpArray = new int[right - left +1];
        int k = 0;
        while (s1 <= e1 && s2 <= e2){
            if(array[s1] < array[s2]){
                tmpArray[k++] = array[s1++];
            }else {
                tmpArray[k++] = array[s2++];
            }
        }
        while (s1 <= e1){
            tmpArray[k++] = array[s1++];
        }
        while (s2 <= e2){
            tmpArray[k++] = array[s2++];
        }
        for (int i = 0; i < tmpArray.length; i++) {
            array[left+i] = tmpArray[i];
        }
    }
    public static void mergeSortNor(int[] array) {
      //每组几个数据
        int gap = 1;
        while(gap < array.length){
            for (int i = 0; i < array.length; i = i + gap*2) {
                int left = i;
                int mid = left + gap -1;
                int right = mid + gap;
                if(mid >= array.length){
                    mid = array.length - 1;
                }
                if(right >= array.length){
                    right = array.length - 1;
                }
                merge(array,left,mid,right);
            }
            gap = gap*2;
        }
    }

5.非比较排序

使用场景是给定一个指定的待排序的序列

java 复制代码
    public static void countSort(int[] array){
        int minVal = array[0];
        int maxVal = array[0];
        for (int i = 0; i < array.length; i++){
            if(array[i] > maxVal){
                maxVal = array[i];
            }
            if(array[i] < minVal){
                minVal = array[i];
            }

        }
        int len = maxVal - minVal + 1;
        int[] count = new int[len];
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            count[array[i]-minVal]++;
        }
        int index = 0;
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            while(count[0] > 0){
                array[index] = i + minVal;
                index++;
                count[i]--;
            }
        }
    }

海量数据的排序问题

**外部排序:排序过程需要在磁盘等外部存储进行的排序
前提:内存只有 1G,需要排序的数据有 100G
因为内存中因为无法把所有数据全部放下,所以需要外部排序,而归并排序是最常用的外部排序

  1. 先把文件切分成 200 份,每个 512 M
  2. 分别对 512 M 排序,因为内存已经可以放的下,所以任意排序方式都可以
  3. 进行 2路归并,同时对 200 份有序文件做归并过程,最终结果就有序了**

记录当前电脑的时间

java 复制代码
long startTime =System.currentTimeMillis();
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