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Java实现几种常见排序方法(下)

2019-11-17 04:05:58
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供稿:网友
插入排序的工作原理是通过构建有序序列,对于未排序数据,在已排序序列中从后向前扫描,找到相应位置并插入。其具体步骤参见代码及注释。

view plaincopy to clipboardPRint?
/**  
* 插入排序<br/>  
* <ul>  
* <li>从第一个元素开始,该元素可以认为已经被排序</li>  
* <li>取出下一个元素,在已经排序的元素序列中从后向前扫描</li>  
* <li>如果该元素(已排序)大于新元素,将该元素移到下一位置</li>  
* <li>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</li>  
* <li>将新元素插入到该位置中</li>  
* <li>重复步骤2</li>  
* </ul>  
*   
* @param numbers  
*/  
public static void insertSort(int[] numbers) {   
    int size = numbers.length, temp, j;   
    for(int i=1; i<size; i++) {   
        temp = numbers[i];   
        for(j = i; j > 0 && temp < numbers[j-1]; j--)   
            numbers[j] = numbers[j-1];   
        numbers[j] = temp;   
    }   
}  
/**
 * 插入排序<br/>
 * <ul>
 * <li>从第一个元素开始,该元素可以认为已经被排序</li>
 * <li>取出下一个元素,在已经排序的元素序列中从后向前扫描</li>
 * <li>如果该元素(已排序)大于新元素,将该元素移到下一位置</li>
 * <li>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</li>
 * <li>将新元素插入到该位置中</li>
 * <li>重复步骤2</li>
 * </ul>
 *
 * @param numbers
 */
public static void insertSort(int[] numbers) {
int size = numbers.length, temp, j;
for(int i=1; i<size; i++) {
temp = numbers[i];
for(j = i; j > 0 && temp < numbers[j-1]; j--)
numbers[j] = numbers[j-1];
numbers[j] = temp;
}
}

归并排序是建立在归并操作上的一种有效的排序算法,归并是指将两个已经排序的序列合并成一个序列的操作。参考代码如下:

view plaincopy to clipboardprint?
/**  
* 归并排序<br/>  
* <ul>  
* <li>申请空间,使其大小为两个已经排序序列之和,该空间用来存放合并后的序列</li>  
* <li>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</li>  
* <li>比较两个指针所指向的元素,选择相对小的元素放入到合并空间,并移动指针到下一位置</li>  
* <li>重复步骤3直到某一指针达到序列尾</li>  
* <li>将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾</li>  
* </ul>  
* 算法参考:<a href="http://www.cnitblog.com/intrl/" mce_href="http://www.cnitblog.com/intrl/">java部落</a>  
*   
* @param numbers  
*/  
public static void mergeSort(int[] numbers, int left, int right) {   
    int t = 1;// 每组元素个数   
    int size = right - left + 1;   
    while (t < size) {   
        int s = t;// 本次循环每组元素个数   
        t = 2 * s;   
        int i = left;   
        while (i + (t - 1) < size) {   
            merge(numbers, i, i + (s - 1), i + (t - 1));   
            i += t;   
        }   
        if (i + (s - 1) < right)   
            merge(numbers, i, i + (s - 1), right);   
    }   
}   
/**  
* 归并算法实现  
*   
* @param data  
* @param p  
* @param q  
* @param r  
*/  
private static void merge(int[] data, int p, int q, int r) {   
    int[] B = new int[data.length];   
    int s = p;   
    int t = q + 1;   
    int k = p;   
    while (s <= q && t <= r) {   
        if (data[s] <= data[t]) {   
            B[k] = data[s];   
            s++;   
        } else {   
            B[k] = data[t];   
            t++;   
        }   
        k++;   
    }   
    if (s == q + 1)   
        B[k++] = data[t++];   
    else  
        B[k++] = data[s++];   
    for (int i = p; i <= r; i++)   
        data[i] = B[i];   
}  
/**
 * 归并排序<br/>
 * <ul>
 * <li>申请空间,使其大小为两个已经排序序列之和,该空间用来存放合并后的序列</li>
 * <li>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</li>
 * <li>比较两个指针所指向的元素,选择相对小的元素放入到合并空间,并移动指针到下一位置</li>
 * <li>重复步骤3直到某一指针达到序列尾</li>
 * <li>将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾</li>
 * </ul>
 * 算法参考:<a href="http://www.cnitblog.com/intrl/" mce_href="http://www.cnitblog.com/intrl/">Java部落</a>
 *
 * @param numbers
 */
public static void mergeSort(int[] numbers, int left, int right) {
int t = 1;// 每组元素个数
int size = right - left + 1;
while (t < size) {
int s = t;// 本次循环每组元素个数
t = 2 * s;
int i = left;
while (i + (t - 1) < size) {
merge(numbers, i, i + (s - 1), i + (t - 1));
i += t;
}
if (i + (s - 1) < right)
merge(numbers, i, i + (s - 1), right);
}
}
/**
 * 归并算法实现
 *
 * @param data
 * @param p
 * @param q
 * @param r
 */
private static void merge(int[] data, int p, int q, int r) {
int[] B = new int[data.length];
int s = p;
int t = q + 1;
int k = p;
while (s <= q && t <= r) {
if (data[s] <= data[t]) {
B[k] = data[s];
s++;
} else {
B[k] = data[t];
t++;
}
k++;
}
if (s == q + 1)
B[k++] = data[t++];
else
B[k++] = data[s++];
for (int i = p; i <= r; i++)
data[i] = B[i];
}

将之前介绍的所有排序算法整理成NumberSort类,代码

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/**  
* BubbleSort.class  
*/  
package test.sort;   
import java.util.Random;   
/**  
* Java实现的排序类  
*   
* @author cyq  
*   
*/  
public class NumberSort {   
    /**  
     * 私有构造方法,禁止实例化  
     */  
    private NumberSort() {   
        super();   
    }   
    /**  
     * 冒泡法排序<br/>  
     * <ul>  
     * <li>比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换他们两个。</li>  
     * <li>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。在这一点,最后的元素应该会是最大的数。</li>  
     * <li>针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个。</li>  
     * <li>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。</li>  
     * </ul>  
     *   
     * @param numbers  
     *            需要排序的整型数组  
     */  
    public static void bubbleSort(int[] numbers) {   
        int temp; // 记录临时中间值   
        int size = numbers.length; // 数组大小   
        for (int i = 0; i < size - 1; i++) {   
            for (int j = i + 1; j < size; j++) {   
                if (numbers[i] < numbers[j]) { // 交换两数的位置   
                    temp = numbers[i];   
                    numbers[i] = numbers[j];   
                    numbers[j] = temp;   
                }   
            }   
        }   
    }   
    /**  
     * 快速排序<br/>  
     * <ul>  
     * <li>从数列中挑出一个元素,称为“基准”</li>  
     * <li>重新排序数列,所有元素比基准值小的摆放在基准前面,所有元素比基准值大的摆在基准的后面(相同的数可以到任一边)。在这个分割之后,  
     * 该基准是它的最后位置。这个称为分割(partition)操作。</li>  
     * <li>递归地把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。</li>  
     * </ul>  
     *   
     * @param numbers  
     * @param start  
     * @param end  
     */  
    public static void quickSort(int[] numbers, int start, int end) {   
        if (start < end) {   
            int base = numbers[start]; // 选定的基准值(第一个数值作为基准值)   
            int temp; // 记录临时中间值   
            int i = start, j = end;   
            do {   
                while ((numbers[i] < base) && (i < end))   
                    i++;   
                while ((numbers[j] > base) && (j > start))   
                    j--;   
                if (i <= j) {   
                    temp = numbers[i];   
                    numbers[i] = numbers[j];   
                    numbers[j] = temp;   
                    i++;   
                    j--;   
                }   
            } while (i <= j);   
            if (start < j)   
                quickSort(numbers, start, j);   
            if (end > i)   
                quickSort(numbers, i, end);   
        }   
    }   
    /**  
     * 选择排序<br/>  
     * <ul>  
     * <li>在未排序序列中找到最小元素,存放到排序序列的起始位置</li>  
     * <li>再从剩余未排序元素中继续寻找最小元素,然后放到排序序列末尾。</li>  
     * <li>以此类推,直到所有元素均排序完毕。</li>  
     * </ul>  
     *   
     * @param numbers  
     */  
    public static void selectSort(int[] numbers) {   
        int size = numbers.length, temp;   
        for (int i = 0; i < size; i++) {   
            int k = i;   
            for (int j = size - 1; j > i; j--) {   
                if (numbers[j] < numbers[k])   
                    k = j;   
            }   
            temp = numbers[i];   
            numbers[i] = numbers[k];   
            numbers[k] = temp;   
        }   
    }   
    /**  
     * 插入排序<br/>  
     * <ul>  
     * <li>从第一个元素开始,该元素可以认为已经被排序</li>  
     * <li>取出下一个元素,在已经排序的元素序列中从后向前扫描</li>  
     * <li>如果该元素(已排序)大于新元素,将该元素移到下一位置</li>  
     * <li>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</li>  
     * <li>将新元素插入到该位置中</li>  
     * <li>重复步骤2</li>  
     * </ul>  
     *   
     * @param numbers  
     */  
    public static void insertSort(int[] numbers) {   
        int size = numbers.length, temp, j;   
        for (int i = 1; i < size; i++) {   
            temp = numbers[i];   
            for (j = i; j > 0 && temp < numbers[j - 1]; j--)   
                numbers[j] = numbers[j - 1];   
            numbers[j] = temp;   
        }   
    }   
    /**  
     * 归并排序<br/>  
     * <ul>  
     * <li>申请空间,使其大小为两个已经排序序列之和,该空间用来存放合并后的序列</li>  
     * <li>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</li>  
     * <li>比较两个指针所指向的元素,选择相对小的元素放入到合并空间,并移动指针到下一位置</li>  
     * <li>重复步骤3直到某一指针达到序列尾</li>  
     * <li>将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾</li>  
     * </ul>  
     * 算法参考:<a href="http://www.cnitblog.com/intrl/" mce_href="http://www.cnitblog.com/intrl/">Java部落</a>  
     *   
     * @param numbers  
     */  
    public static void mergeSort(int[] numbers, int left, int right) {   
        int t = 1;// 每组元素个数   
        int size = right - left + 1;   
        while (t < size) {   
            int s = t;// 本次循环每组元素个数   
            t = 2 * s;   
            int i = left;   
            while (i + (t - 1) < size) {   
                merge(numbers, i, i + (s - 1), i + (t - 1));   
                i += t;   
            }   
            if (i + (s - 1) < right)   
                merge(numbers, i, i + (s - 1), right);   
        }   
    }   
    /**  
     * 归并算法实现  
     *   
     * @param data  
     * @param p  
     * @param q  
     * @param r  
     */  
    private static void merge(int[] data, int p, int q, int r) {   
        int[] B = new int[data.length];   
        int s = p;   
        int t = q + 1;   
        int k = p;   
        while (s <= q && t <= r) {   
            if (data[s] <= data[t]) {   
                B[k] = data[s];   
                s++;   
            } else {   
                B[k] = data[t];   
                t++;   
            }   
            k++;   
        }   
        if (s == q + 1)   
            B[k++] = data[t++];   
        else  
            B[k++] = data[s++];   
        for (int i = p; i <= r; i++)   
            data[i] = B[i];   
    }   
  
}  
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