系列文章目录
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- 系列文章目录
- 一、冒泡排序
- 核心思想：相邻的数据两两比较，小的放前面，大的放后面
- 动图展示
- 算法步骤
- 代码
- 二、选择排序
- 核心思想：不用相连的两个数据比较，小的放前面，大的放后面
- 动图展示
- 算法步骤
- 代码
- 三、插入排序
- 核心思想：通过创建有序序列和无序序列，然后再遍历无序序列得到里面每一个数字，把每一个数字插入到有序序列中正确的位置。
- 动图演示
- 算法步骤
- 代码
- 四、快速排序
- 核心思想：快速排序其思想也是采用了分治的思想，将一个大问题转化为若干个小问题，然后逐个解决每个小问题，最终达到解决问题的目的！
- 动图演示
- 算法步骤
- 代码
一、冒泡排序
核心思想：相邻的数据两两比较，小的放前面，大的放后面
冒泡排序（Bubble Sort）也是一种简单直观的排序算法。
它重复的遍历过要排序的数列，一次比较相邻的两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。
这个算法的名字由来是因为越大的元素会经由交换慢慢"浮"到最后面。
当然，大家可以按照从大到小的方式进行排列。
动图展示
算法步骤
- 相邻的元素两两比较，大的放右边，小的放左边(可以根据要求来，大的放左边，小的放右边也可以)。
- 第一轮比较完毕之后，最大值就已经确定，第二轮可以少循环一次，后面以此类推。
- 如果数组中有n个数据，总共我们只要执行n-1轮的代码就可以（因为n-1个数排好后，最好一个也一定排好了）。
代码
public class A01_BubbleDemo {
public static void main(String[] args) {
/*
冒泡排序：
核心思想：
1，相邻的元素两两比较，大的放右边，小的放左边。
2，第一轮比较完毕之后，最大值就已经确定，第二轮可以少循环一次，后面以此类推。
3，如果数组中有n个数据，总共我们只要执行n-1轮的代码就可以。
*/
//1.定义数组
int[] arr = {2, 4, 5, 3, 1};
//2.利用冒泡排序将数组中的数据变成 1 2 3 4 5
//外循环：表示我要执行多少轮。 如果有n个数据，那么执行n - 1 轮
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
//内循环：每一轮中我如何比较数据并找到当前的最大值
//-1：为了防止索引越界
//-i：提高效率，每一轮执行的次数应该比上一轮少一次。
for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
//i 依次表示数组中的每一个索引：0 1 2 3 4
if(arr[j] > arr[j + 1]){
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
}
printArr(arr);
}
private static void printArr(int[] arr) {
//3.遍历数组
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i] + " ");
}
System.out.println();
}
}
二、选择排序
核心思想：不用相连的两个数据比较，小的放前面，大的放后面
第一趟比较如下图所示：每当发现两个数不满足小的放前面，大的放后面时，就进行交换。
动图展示
算法步骤
- 从0索引开始，跟后面的元素一一比较
- 小的放前面，大的放后面
- 第一次循环结束后，最小的数据已经确定
- 第二次循环从1索引开始以此类推
- 第三轮循环从2索引开始以此类推
- 第四轮循环从3索引开始以此类推。
代码
public class A02_SelectionDemo {
public static void main(String[] args) {
/*
选择排序：
1，从0索引开始，跟后面的元素一一比较。
2，小的放前面，大的放后面。
3，第一次循环结束后，最小的数据已经确定。
4，第二次循环从1索引开始以此类推。
*/
//1.定义数组
int[] arr = {2, 4, 5, 3, 1};
//2.利用选择排序让数组变成 1 2 3 4 5
/* //第一轮：
//从0索引开始，跟后面的元素一一比较。
for (int i = 0 + 1; i < arr.length; i++) {
//拿着0索引跟后面的数据进行比较
if(arr[0] > arr[i]){
int temp = arr[0];
arr[0] = arr[i];
arr[i] = temp;
}
}*/
//最终代码：
//外循环：几轮
//i:表示这一轮中，我拿着哪个索引上的数据跟后面的数据进行比较并交换
for (int i = 0; i < arr.length -1; i++) {
//内循环：每一轮我要干什么事情？
//拿着i跟i后面的数据进行比较交换
for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
if(arr[i] > arr[j]){
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}
}
}
printArr(arr);
}
private static void printArr(int[] arr) {
//3.遍历数组
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i] + " ");
}
System.out.println();
}
}
三、插入排序
核心思想：通过创建有序序列和无序序列，然后再遍历无序序列得到里面每一个数字，把每一个数字插入到有序序列中正确的位置。
- 插入排序的代码实现虽然没有冒泡排序和选择排序那么简单粗暴，但它的原理应该是最容易理解的了，因为只要打过扑克牌的人都应该能够秒懂。插入排序是一种最简单直观的排序算法，它的工作原理是通过创建有序序列和无序序列，然后再遍历无序序列得到里面每一个数字，把每一个数字插入到有序序列中正确的位置。
- 插入排序在插入的时候，有优化算法，在遍历有序序列找正确位置时，可以采取二分查找
动图演示
算法步骤
- 将0索引的元素到N索引的元素看做是有序的，把N+1索引的元素到最后一个当成是无序的。
- 遍历无序的数据，将遍历到的元素插入有序序列中适当的位置，如遇到相同数据，插在后面。
- N的范围：0~最大索引
代码
package com.itheima.mysort;
public class A03_InsertDemo {
public static void main(String[] args) {
/*
插入排序：
将0索引的元素到N索引的元素看做是有序的，把N+1索引的元素到最后一个当成是无序的。
遍历无序的数据，将遍历到的元素插入有序序列中适当的位置，如遇到相同数据，插在后面。
N的范围：0~最大索引
*/
int[] arr = {3, 44, 38, 5, 47, 15, 36, 26, 27, 2, 46, 4, 19, 50, 48};
//1.找到无序的哪一组数组是从哪个索引开始的。 2
int startIndex = -1;
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
if(arr[i] > arr[i + 1]){
startIndex = i + 1;
break;
}
}
//2.遍历从startIndex开始到最后一个元素，依次得到无序的哪一组数据中的每一个元素
for (int i = startIndex; i < arr.length; i++) {
//问题：如何把遍历到的数据，插入到前面有序的这一组当中
//记录当前要插入数据的索引
int j = i;
while(j > 0 && arr[j] < arr[j - 1]){
//交换位置
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j - 1];
arr[j - 1] = temp;
j--;
}
}
printArr(arr);
}
private static void printArr(int[] arr) {
//3.遍历数组
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i] + " ");
}
System.out.println();
}
}
四、快速排序
核心思想：快速排序其思想也是采用了分治的思想，将一个大问题转化为若干个小问题，然后逐个解决每个小问题，最终达到解决问题的目的！
动图演示
算法步骤
- 从数列中挑出一个元素，一般都是左边第一个数字，称为 “基准数”;
- 创建两个指针，一个从前往后走，一个从后往前走。
- 先执行后面的指针，找出第一个比基准数小的数字
- 再执行前面的指针，找出第一个比基准数大的数字
- 交换两个指针指向的数字
- 直到两个指针相遇
- 将基准数跟指针指向位置的数字交换位置，称之为：基准数归位。
- 第一轮结束之后，基准数左边的数字都是比基准数小的，基准数右边的数字都是比基准数大的。
- 把基准数左边看做一个序列，把基准数右边看做一个序列，按照刚刚的规则递归排序
代码
package com.itheima.mysort;
import java.util.Arrays;
public class A05_QuickSortDemo {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Integer.MAX_VALUE);
System.out.println(Integer.MIN_VALUE);
/*
快速排序：
第一轮：以0索引的数字为基准数，确定基准数在数组中正确的位置。
比基准数小的全部在左边，比基准数大的全部在右边。
后面以此类推。
*/
int[] arr = {1,1, 6, 2, 7, 9, 3, 4, 5, 1,10, 8};
//int[] arr = new int[1000000];
/* Random r = new Random();
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
arr[i] = r.nextInt();
}*/
long start = System.currentTimeMillis();
quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println(end - start);//149
System.out.println(Arrays.toString(arr));
//课堂练习：
//我们可以利用相同的办法去测试一下，选择排序，冒泡排序以及插入排序运行的效率
//得到一个结论：快速排序真的非常快。
/* for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i] + " ");
}*/
}
/*
* 参数一：我们要排序的数组
* 参数二：要排序数组的起始索引
* 参数三：要排序数组的结束索引
* */
public static void quickSort(int[] arr, int i, int j) {
//定义两个变量记录要查找的范围
int start = i;
int end = j;
if(start > end){
//递归的出口
return;
}
//记录基准数
int baseNumber = arr[i];
//利用循环找到要交换的数字
while(start != end){
//利用end，从后往前开始找，找比基准数小的数字
//int[] arr = {1, 6, 2, 7, 9, 3, 4, 5, 10, 8};
while(true){
if(end <= start || arr[end] < baseNumber){
break;
}
end--;
}
System.out.println(end);
//利用start，从前往后找，找比基准数大的数字
while(true){
if(end <= start || arr[start] > baseNumber){
break;
}
start++;
}
//把end和start指向的元素进行交换
int temp = arr[start];
arr[start] = arr[end];
arr[end] = temp;
}
//当start和end指向了同一个元素的时候，那么上面的循环就会结束
//表示已经找到了基准数在数组中应存入的位置
//基准数归位
//就是拿着这个范围中的第一个数字，跟start指向的元素进行交换
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[start];
arr[start] = temp;
//确定6左边的范围，重复刚刚所做的事情
quickSort(arr,i,start - 1);
//确定6右边的范围，重复刚刚所做的事情
quickSort(arr,start + 1,j);
}
}
