一、冒泡排序
定义:相邻的数据两两比较,小的 放前面,大的放后面
过程:
- 相邻的元素两两比较,小的放左边,大的放右边。
- 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。
private static void bubbleSort(int[] arr) {
//确定排序多少次,总长度-1
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
// 每一轮排序,从0开始比较,两两比较;每过一轮,去除末尾数,不进行比较
// -1是为了防止索引越界
for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
if (arr[j] > arr[j+1]) {
// 交换位置
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j+1];
arr[j+1] = temp;
}
}
}
for (int k = 0; k < arr.length; k++) {
System.err.print(arr[k] + " ");
}
}
二、选择排序
定义: 从0索引开始,拿着每一个索引上的元素跟后面的元素依次比较,小的放前面,大的放后面,以此类推。
过程:
- 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。
- 第一轮循环结束后,最小的数据已经确定
- 第二轮循环从1索引开始以此类推。
- 第三轮循环从2索引开始以此类推。
private static void selectSort(int[] arr) {
// 外循环,从0开始,跟后面的每个数值比较
for (int i = 0; i < arr.length-1; i++) {
// 内循环,从i后面遍历数据
for (int j = i+1; j < arr.length; j++) {
if (arr[i] > arr[j]) {
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[i];
arr[i] = temp;
}
}
}
for (int k = 0; k < arr.length; k++) {
System.err.print(arr[k] + " ");
}
}
三、插入排序
定义: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。
private static void insertSort(int[] arr) {
// 把数组分成两部分,一部分有序,一部分无序
int index = -1;
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
if (arr[i] > arr[i+1]) {
// 获取到无序索引位置
index = i + 1;
break;
}
}
System.err.println(index);
// 外循环, 循环无序部分 7,1,12,23,9
for (int j = index; j < arr.length; j++) {
int k = j;
// 内循环, 循环有序部分 3,5,8
// 方法一
for (int m = k-1; m >= 0; m--) {
// 循环一次,索引向前移动一位
if (arr[m] > arr[k]) {
int temp = arr[k];
arr[k] = arr[m];
arr[m] = temp;
k--;
} else {
// 当前面的小于后面的,本轮排序完成,直接跳出循环
break;
}
}
// 方法二
while(k >= 1 && arr[k]< arr[k - 1])(//交换位置
int temp = arr[k];
arr[k] = arr[k - 1];
arr[k - 1] = temp;
k--;
}
}
for (int s = 0; s < arr.length; s++) {
System.err.print(arr[s] + " ");
}
}
四、快速排序
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {5, 2, 7, 3, 9, 1};
int[] arrs = quickSort(arr, 0, 5);
System.err.println(Arrays.toString(arrs));
}
/**
* 快速排序
*
* @param arr
*/
private static void quickSort(int[] arr, int left, int right) {
if (left < right) {
int start = left;
int end = right;
int key = arr[left];
while (start < end) {
// 右侧结点比key大,下标左移,一直找到比key小的数
while (arr[end] > key) {
end--;
}
// 左侧结点比key大,下标右移, 一直找到比key大的数
while (arr[start] < key) {
start++;
}
if (arr[start] == arr[end]) {
start++;
} else {
int temp = arr[start];
arr[start] = arr[end];
arr[end] = temp;
}
}
quickSort(arr, left, start - 1);
quickSort(arr, end + 1, right);
}
}
五、希尔排序
//希尔排序
public static void shellSort(int[] arr) {
//遍历所有的步长
for (int gap = arr.length / 2; gap > 0; gap = gap / 2) { // gap = 5
//遍历所有的元素
for (int i = gap; i < arr.length; i++) { // i=5
//遍历本组中所有元素
for (int j = i - gap; j >= 0; j -= gap) { //j = 0; j=j-gap
//如果当前元素大于 加上步长后的那个元素
if (arr[j] > arr[j + gap]) {
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + gap];
arr[j + gap] = temp;
}
}
}
//打印每次排序后的结果
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
}
六、归并排序
归并排序:是建立在归并操作上的一种有效的排序算法。该算法是采用分治法的一个非常典型的应用。
public class MergeSort {
/**
* 归并排序
*
* @param array 待排序的数组
*/
public static void mergeSort(int[] array) {
if (array == null || array.length < 2) {
return;
}
// 进行归并排序
sort(array, 0, array.length - 1);
}
/**
* 对数组进行归并排序
*
* @param array 待排序的数组
* @param left 排序的左边界
* @param right 排序的右边界
*/
public static void sort(int[] array, int left, int right) {
if (left >= right) {
return;
}
int mid = (right +left) / 2 // 计算中间位置
sort(array, left, mid); // 对左半部分进行归并排序
sort(array, mid + 1, right); // 对右半部分进行归并排序
merge(array, left, mid, right); // 合并左右两个有序数组
}
/**
* 合并左右两个有序数组
*
* @param array 待合并的数组
* @param left 左半部分的左边界
* @param mid 中间位置
* @param right 右半部分的右边界
*/
public static void merge(int[] array, int left, int mid, int right) {
int[] tmp = new int[right - left + 1]; // 临时数组
int i = left, j = mid + 1, k = 0;
while (i <= mid && j <= right) { // 依次比较左右两个数组的元素
if (array[i] <= array[j]) {
tmp[k++] = array[i++];
} else {
tmp[k++] = array[j++];
}
}
while (i <= mid) { // 将左边数组中剩余的元素放入临时数组
tmp[k++] = array[i++];
}
while (j <= right) { // 将右边数组中剩余的元素放入临时数组
tmp[k++] = array[j++];
}
for (int l = 0; l < tmp.length; l++) { // 将临时数组中的元素复制回原数组
array[left + l] = tmp[l];
}
}
}
七、堆排序
大顶堆:每个节点的值都大于或等于其子节点的值,在堆排序算法中用于升序排列;
小顶堆:每个节点的值都小于或等于其子节点的值,在堆排序算法中用于降序排列;
public static void heapSort(int[] arr) {
// 获取数组长度
int length = arr.length;
// 获取最后一个非叶子节点下标 : length / 2 - 1
for (int i = length / 2 - 1; i >= 0; i--) {
// 把数组转化为堆,我们称之为建堆
buildHeap(arr, i, length);
}
System.err.println("数组建堆后的结果:{}"+ Arrays.toString(arr));
// 排序,因为之前已经完成了建堆,意味着,根节点就是我们需要的值
for (int k = length - 1; k >= 0; k--) {
// 将当前根节点与未排序的最大子节点进行交换
swap(arr, 0, k);
// 剩下的元素继续建堆,要理解i--,刚刚交换的根节点的值就是已排序的不会参与遍历了
buildHeap(arr, 0, k);
}
}
private static void buildHeap(int[] arr, int i, int length) {
// 大顶堆的节点调整
while (true) {
// 定义最大节点的位置---父节点
int maxPos = i;
// 检查在未排序列表中,当前节点的值是不是小于它的左子节点(2i+1)---左节点
if (i * 2 + 1 < length && arr[i] < arr[i * 2 + 1]) {
maxPos = i * 2 + 1;
}
// 检查在未排序列表中,同时当前的最大节点和i节点的右子节点(2i+2)也比较找出最大值的节点---右节点
// 也就是找出父节点,左节点,右节点三者中的最大节点值
if (i * 2 + 2 < length && arr[maxPos] < arr[i * 2 + 2]) {
maxPos = i * 2 + 2;
}
// maxPos没变说明已经找不到比当前节点大的了
if (maxPos == i) {
break;
}
// 交换两个节点(当前节点和最大值的节点进行交换)
swap(arr, i, maxPos);
// 继续往下处理这个过程()处理调整后,下面的子节点情况
i = maxPos;
}
System.err.println("大顶堆的节点调整后结果:{}"+ Arrays.toString(arr));
}
private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[]{28, 8, 10, 23, 21, 19, 9};
System.err.println("要排序的初始化数据:{}"+ Arrays.toString(arr));
//从小到大排序
heapSort(arr);
}
八、计数排序
计数排序是一个排序时不比较大小的排序算法。对于数组里的每个元素来说,如果能知道数组里有多少项小于或等于该元素,就能准确地给出该元素在排序后的数组位置。
数组里所有元素都是正整数。
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1003,1005,1004,1000,1003,1004,1000,1004};
countSort(arr);
}
private static void countSort(int[] arr) {
int max = arr[0];
int min = arr[0];
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
if (arr[i] > max) {
max = arr[i];
}
if (arr[i] < min) {
min = arr[i];
}
}
int[] numberArr = new int[max - min + 1];
for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
int num = arr[j] - min;
numberArr[num]++;
}
int index = 0;
for (int k = 0; k < numberArr.length; k++) {
for (int n = 0; n<numberArr[k];n++){
arr[index] = k + min;
index++;
}
}
System.err.println(Arrays.toString(arr));
}
九、桶排序
桶排序(Bucket sort)是计数排序算法的升级版,将数据分到有限数量的桶子里,然后每个桶再分别排序
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {15,8,23,38,28,19,32,21,9};
bucketSort(arr, 4);
}
private static void bucketSort(int[] arr, int size) {
int max = Integer.MIN_VALUE;
int min = Integer.MAX_VALUE;
for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
max = Math.max(max, arr[i]);
min = Math.min(min, arr[i]);
}
//桶编号 =(数组元素 - 最小值) (桶个 - 1) /(最大值 - 最小值)
// 先查询出二维数组第二列的长度,也就是每个桶放了多少
int[] bucketSize = new int[size];
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
int code = (arr[i] - min) * (size - 1) /(max - min);
bucketSize[code]++;
}
// 定义二维数组
int[][] bucket = new int[size][];
for (int code = 0; code < size; code++) {
bucket[code] = new int[bucketSize[code]];
}
// 向二维数组赋值
int[] bucketSize2 = new int[size];
for (int number : arr) {
int code = (number - min) * (size - 1) / (max - min);
bucket[code][bucketSize2[code]] = number;
bucketSize2[code]++;
}
// 每个桶冒泡排序
for (int n = 0; n < bucket.length; n++) {
int[] midArr = bubbleSort(bucket[n]);
bucket[n] = midArr;
}
// 遍历桶,得到排序后结果
int index = 0;
int[] sortArr = new int[arr.length];
for (int t = 0; t < bucket.length; t++) {
for (int m = 0; m < bucketSize[t]; m++) {
sortArr[index] = bucket[t][m];
index++;
}
}
for (int i : sortArr) {
System.err.print(i + " ");
}
}
private static int[] bubbleSort(int[] arr) {
//确定排序多少次,总长度-1
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
// 每一轮排序,从0开始比较,两两比较;每过一轮,去除末尾数,不进行比较
// -1是为了防止索引越界
for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
if (arr[j] > arr[j+1]) {
// 交换位置
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j+1];
arr[j+1] = temp;
}
}
}
return arr;
}
public static void bucketsort(int[] arr, int bucketSize) {
// 初始化最大最小值
int max = Integer.MIN_VALUE;
int min = Integer.MAX_VALUE;
// 找出最小值和最大值
for (int num : arr) {
max = Math.max(max, num);
min = Math.min(min, num);
}
// 创建bucketSize个桶
List<List<Integer>> bucketList = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < bucketSize; i++) {
bucketList.add(new ArrayList<>());
}
// 将数据放入桶中
for (int num : arr) {
// 确定元素存放的桶号 //重点
int bucketIndex = (num - min) * (bucketSize - 1) / (max - min);
List<Integer> list = bucketList.get(bucketIndex);
list.add(num);
}
// 遍历每一个桶
int arrIndex = 0;
for (int i = 0; i < bucketList.size(); i++) {
List<Integer> list = bucketList.get(i);
list.sort(null);
// 对每一个桶排序
for (int value : list) {
arr[arrIndex++] = value;
}
}
for (int i : arr) {
System.err.print(i + " ");
}
}
十、基数排序
基数排序不支持负数,想要使用,需要整体增加最小值的绝对值,变成正数,排序后,再减
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {53, 3, 542, 0, 748, 14, 214};
radixSort(arr);
}
private static void radixSort(int[] arr) {
int max = arr[0];
for (int k = 0; k < arr.length; k++) {
if (arr[k] > max) {
max = arr[k];
}
}
int maxLength = (max + "").length();
for (int t = 0; t < maxLength; t++) {
int[][] bucket = new int[10][arr.length];
int[] wsBucket = new int[10];
int divide = (int) Math.pow(10, t);
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
int ws = arr[i] / divide % 10;
bucket[ws][wsBucket[ws]] = arr[i];
wsBucket[ws]++;
}
int index = 0;
for (int m = 0; m < wsBucket.length; m++) {
if (wsBucket[m] != 0) {
for (int k = 0; k < wsBucket[m]; k++) {
arr[index] = bucket[m][k];
index++;
}
}
}
System.err.println(Arrays.toString(arr));
}
}