java排序算法大全.docx

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java排序算法大全

java排序算法大全

为了便于管理，先引入个基础类：

package algorithms;

public abstract class Sorter> {

    public abstract void sort（E[] array,int from ,int len）;

    public final void sort（E[] array）

    {

        sort（array,0,array.length）;

    }

    protected final void swap（E[] array,int from ,int to）

    {

        E tmp=array[from];

        array[from]=array[to];

        array[to]=tmp;

    }

}

一插入排序

该算法在数据规模小的时候十分高效，该算法每次插入第K+1到前K个有序数组中一个合适位置，K从0开始到N-1,从而完成排序：

package algorithms;

/**

 * @author yovn

 */

public class InsertSorter> extends Sorter {

    /* （non-Javadoc）

     * @see algorithms.Sorter#sort（E[], int, int）

     */

    public void sort（E[] array, int from, int len） {

         E tmp=null;

          for（int i=from+1;i

          {

              tmp=array[i];

              int j=i;

              for（;j>from;j--）

              {

                  if（pareTo（array[j-1]）<0）

                  {

                      array[j]=array[j-1];

                  }

                  else break;

              }

              array[j]=tmp;

          }

    }

}

二冒泡排序

这可能是最简单的排序算法了，算法思想是每次从数组末端开始比较相邻两元素，把第i小的冒泡到数组的第i个位置。

i从0一直到N-1从而完成排序。

（当然也可以从数组开始端开始比较相邻两元素，把第i大的冒泡到数组的第N-i个位置。

i从0一直到N-1从而完成排序。

）

package algorithms;

/**

 * @author yovn

 *

 */

public class BubbleSorter> extends Sorter {

    private static  boolean DWON=true;

    public final void bubble_down（E[] array, int from, int len）

    {

        for（int i=from;i

        {

            for（int j=from+len-1;j>i;j--）

            {

                if（array[j].compareTo（array[j-1]）<0）

                {

                    swap（array,j-1,j）;

                }

            }

        }

    }

    public final void bubble_up（E[] array, int from, int len）

    {

        for（int i=from+len-1;i>=from;i--）

        {

            for（int j=from;j

            {

                if（array[j].compareTo（array[j+1]）>0）

                {

                    swap（array,j,j+1）;

                }

            }

        }

    }

    @Override

    public void sort（E[] array, int from, int len） {

        if（DWON）

        {

            bubble_down（array,from,len）;

        }

        else

        {

            bubble_up（array,from,len）;

        }

    }

}

三选择排序

选择排序相对于冒泡来说，它不是每次发现逆序都交换，而是在找到全局第i小的时候记下该元素位置，最后跟第i个元素交换，从而保证数组最终的有序。

相对与插入排序来说，选择排序每次选出的都是全局第i小的，不会调整前i个元素了。

package algorithms;

/**

 * @author yovn

 *

 */

public class SelectSorter> extends Sorter {

    /* （non-Javadoc）

     * @see algorithms.Sorter#sort（E[], int, int）

     */

    @Override

    public void sort（E[] array, int from, int len） {

        for（int i=0;i

        {

            int smallest=i;

            int j=i+from;

            for（;j

            {

                if（array[j].compareTo（array[smallest]）<0）

                {

                    smallest=j;

                }

            }

            swap（array,i,smallest）;

        }

    }

}

四Shell排序

Shell排序可以理解为插入排序的变种，它充分利用了插入排序的两个特点：

1）当数据规模小的时候非常高效

2）当给定数据已经有序时的时间代价为O（N）

所以，Shell排序每次把数据分成若个小块，来使用插入排序，而且之后在这若个小块排好序的情况下把它们合成大一点的小块，继续使用插入排序，不停的合并小块，知道最后成一个块，并使用插入排序。

这里每次分成若干小块是通过“增量”来控制的，开始时增量交大，接近N/2,从而使得分割出来接近N/2个小块，逐渐的减小“增量“最终到减小到1。

一直较好的增量序列是2^k-1,2^（k-1）-1,.....7,3,1,这样可使Shell排序时间复杂度达到O（N^1.5）

所以我在实现Shell排序的时候采用该增量序列

package algorithms;

/**

 * @author yovn

 */

public class ShellSorter> extends Sorter  {

    /* （non-Javadoc）

     * Our delta value choose 2^k-1,2^（k-1）-1,

.7,3,1.

     * complexity is O（n^1.5）

     * @see algorithms.Sorter#sort（E[], int, int）

     */

    @Override

    public void sort（E[] array, int from, int len） {

        //1.calculate  the first delta value;

        int value=1;

        while（（value+1）*2

        {

            value=（value+1）*2-1;

        }

        for（int delta=value;delta>=1;delta=（delta+1）/2-1）

        {

            for（int i=0;i

            {

                modify_insert_sort（array,from+i,len-i,delta）;

            }

        }

    }

    private final  void modify_insert_sort（E[] array, int from, int len,int delta） {

          if（len<=1）return;

          E tmp=null;

          for（int i=from+delta;i

          {

              tmp=array[i];

              int j=i;

              for（;j>from;j-=delta）

              {

                  if（pareTo（array[j-delta]）<0）

                  {

                      array[j]=array[j-delta];

                  }

                  else break;

              }

              array[j]=tmp;

          }

    }

}

五快速排序

快速排序是目前使用可能最广泛的排序算法了。

一般分如下步骤：

1）选择一个枢纽元素（有很对选法，我的实现里采用去中间元素的简单方法）

2）使用该枢纽元素分割数组，使得比该元素小的元素在它的左边，比它大的在右边。

并把枢纽元素放在合适的位置。

3）根据枢纽元素最后确定的位置，把数组分成三部分，左边的，右边的，枢纽元素自己，对左边的，右边的分别递归调用快速排序算法即可。

快速排序的核心在于分割算法，也可以说是最有技巧的部分。

package algorithms;

/**

 * @author yovn

 *

 */

public class QuickSorter> extends Sorter {

    /* （non-Javadoc）

     * @see algorithms.Sorter#sort（E[], int, int）

     */

    @Override

    public void sort（E[] array, int from, int len） {

        q_sort（array,from,from+len-1）;

    }

    private final void q_sort（E[] array, int from, int to） {

        if（to-from<1）return;

        int pivot=selectPivot（array,from,to）;

        pivot=partion（array,from,to,pivot）;

        q_sort（array,from,pivot-1）;

        q_sort（array,pivot+1,to）;

    }

    private int partion（E[] array, int from, int to, int pivot） {

        E tmp=array[pivot];

        array[pivot]=array[to];//now to's position is available

        while（from!

=to）

        {

            while（from

            if（from

            {

                array[to]=array[from];//now from's position is available

                to--;

            }

            while（from=0）to--;

            if（from

            {

                array[from]=array[to];//now to's position is available now 

                from++;

            }

        }

        array[from]=tmp;

        return from;

    }

    private int selectPivot（E[] array, int from, int to） {

        return （from+to）/2;

    }

}

六归并排序

算法思想是每次把待排序列分成两部分，分别对这两部分递归地用归并排序，完成后把这两个子部分合并成一个序列。

归并排序借助一个全局性临时数组来方便对子序列的归并，该算法核心在于归并。

package algorithms;

import java.lang.reflect.Array;

/**

 * @author yovn

 *

 */

public class MergeSorter> extends Sorter  {

    /* （non-Javadoc）

     * @see algorithms.Sorter#sort（E[], int, int）

     */

    @SuppressWarnings（"unchecked"）

    @Override

    public void sort（E[] array, int from, int len） {

        if（len<=1）return;

        E[] temporary=（E[]）Array.newInstance（array[0].getClass（）,len）;

        merge_sort（array,from,from+len-1,temporary）;

    }

    private final void merge_sort（E[] array, int from, int to, E[] temporary） {

        if（to<=from）

        {

            return;

        }

        int middle=（from+to）/2;

        merge_sort（array,from,middle,temporary）;

        merge_sort（array,middle+1,to,temporary）;

        merge（array,from,to,middle,temporary）;

    }

    private final void merge（E[] array, int from, int to, int middle, E[] temporary） {

        int k=0,leftIndex=0,rightIndex=to-from;

        System.arraycopy（array, from, temporary, 0, middle-from+1）;

        for（int i=0;i

        {

            temporary[to-from-i]=array[middle+i+1];

        }

        while（k

        {

            if（temporary[leftIndex].compareTo（temporary[rightIndex]）<0）

            {

                array[k+from]=temporary[leftIndex++];

            }

            else

            {

                array[k+from]=temporary[rightIndex--];

            }

            k++;

        }

    }

}

七堆排序

堆是一种完全二叉树，一般使用数组来实现。

堆主要有两种核心操作，

1）从指定节点向上调整（shiftUp）

2）从指定节点向下调整（shiftDown）

建堆，以及删除堆定节点使用shiftDwon,而在插入节点时一般结合两种操作一起使用。

堆排序借助最大值堆来实现，第i次从堆顶移除最大值放到数组的倒数第i个位置，然后shiftDown到倒数第i+1个位置,一共执行N此调整，即完成排序。

显然，堆排序也是一种选择性的排序，每次选择第i大的元素。

package algorithms;

/**

 * @author yovn

 *

 */

public class HeapSorter> extends Sorter  {

    /* （non-Javadoc）

     * @see algorithms.Sorter#sort（E[], int, int）

     */

    @Override

    public void sort（E[] array, int from, int len） {

        build_heap（array,from,len）;

        for（int i=0;i

        {

            //swap max value to the （len-i）-th position

            swap（array,from,from+len-1-i）;

            shift_down（array,from,len-1-i,0）;//always shiftDown from 0

        }

    }

    privatefinalvoid build_heap（E[] array, int from, int len） {

        int pos=（len-1）/2;//we start from （len-1）/2, because branch's node +1=leaf's node, and all leaf node is already a heap

        for（int i=pos;i>=0;i--）

        {

            shift_down（array,from,len,i）;

        }

    }

    private final void shift_down（E[] array,int from, int len, int pos）

    {

        E tmp=array[from+pos];

        int index=pos*2+1;//use left child

        while（index

        {

            if（index+1

            {

                index+=1;//switch to right child

            }

            if（pareTo（array[from+index]）<0）

            {

                array[from+pos]=array[from+index];

                pos=index;

                index=pos*2+1;

            }

            els