新手初学Java常见排序算法

1、冒泡排序

排序原理：相邻两个元素比较，如果前者比后者大，则交换两个元素。每执行一次，都会确定一个最大值，其位置就固定了，下一次就不需要再参与排序了。

时间复杂度：O(n^2)

稳定性：稳定

具体实现：

public class Bubble {
   /**
    * 对数组a中的元素进行排序
    */
   public static void sort(Comparable[] a){
       //每冒泡一次，参与冒泡排序的元素个数就少一个
       //需要排序的次数为数组个数减一
       /*for (int i=a.length-1; i>0; i--){
           for (int j=0; j<i; j++){
               if (greater(a[j],a[j+1])){
                   exch(a, j,j+1);
               }
           }
       }*/
       for (int i=0; i<a.length-1; i++){
           for (int j=0; j<a.length-i-1; j++){
               if (greater(a[j],a[j+1])){
                   exch(a, j,j+1);
               }
           }
       }
   }
   /**
    * 比较u元素是否大于v元素
    */
   private static boolean greater(Comparable u, Comparable v){
       return u.compareTo(v) > 0;
   }
   /**
    * 交换数组下标为i和j的元素的位置
    */
   private static void exch(Comparable[] a, int i, int j){
       Comparable temp;
       temp = a[i];
       a[i] = a[j];
       a[j] = temp;
   }
/**
    * 测试
    */
   public static void main(String[] args) {
       Integer[] a = {8, 5, 7, 4, 3, 2, 6};
       sort(a);
       System.out.println(Arrays.toString(a));
   }
}

优化：可以加一个标志位，当冒泡一次也没有执行的时候，就说明已经排好了，就不需要再冒泡了。

2、选择排序

排序原理：从数组中找出最小值的下标，然后将最小值交换到前边。每执行一次前边就会有一个最小值位置固定，之后就不再需要参与查找最小值了。

时间复杂度：O(n^2)

稳定性：不稳定

具体实现：

public class Selelction {
   /**
    * 将数组排序
    * @param a 待排序的数组
    */
   public static void sort(Comparable[] a){
       for (int i=0; i<a.length-1; i++){
           //找出最小的值
           int minIndex = i;
           //注意这里不需要减一
           for (int j=i+1; j<a.length; j++){
               //Comparable数组 不能直接用下标比较大小
               if (greater(a[minIndex],a[j])){
                   minIndex = j;
               }
           }
           //交换
           if (minIndex != i){
               exch(a, minIndex, i);
           }
       }
   }
   /**
    * 比较第一个参数是否大于第二个参数
    * @param a
    * @param b
    * @return 第一个参数是否大于第二个参数
    */
   private static boolean greater(Comparable a, Comparable b){
       return a.compareTo(b) > 0;
   }
   /**
    * 交换数组的两个元素
    * @param a 数组
    * @param i 数组下标
    * @param j 数组下标
    */
   private  static void exch(Comparable[] a, int i, int j){
       Comparable temp;
       temp = a[i];
       a[i] = a[j];
       a[j] = temp;
   }
   /**
    * 测试方法
    * @param args
    */
   public static void main(String[] args) {
       Integer[] array = {1,6,7,3,2,5,7,8,4,0,5,3,7};
       sort(array);
       System.out.println(Arrays.toString(array));
   }

3、简单插入排序

排序原理：将数组分成两组，左边一组是已排序的，右边一组是未排序的，然后拿未排序的第一个与左边的从后往前比较，如果比前边的小就交换，直到前边的值比它小或者等于它。

时间复杂度：O(n^2)

稳定性：稳定

具体实现：

public class Insertion {
   /**
    * 对数组a中的元素进行排序
    */
   public static void sort(Comparable[] a){
       for (int i = 1; i < a.length; i++) {
           for (int j = i; j > 0; j--){
               if (greater(a[j-1],a[j])){
                   exch(a, j-1, j);
               }else {
                   break;
               }
           }
       }
   }
   /**
    * 比较u元素是否大于v元素
    */
   private static boolean greater(Comparable u, Comparable v){
       return u.compareTo(v) > 0;
   }
   /**
    * 交换数组下标为i和j的元素的位置
    */
   private static void exch(Comparable[] a, int i, int j){
       Comparable temp;
       temp = a[i];
       a[i] = a[j];
       a[j] = temp;
   }
   /**
    * 测试
    */
   public static void main(String[] args) {
       Integer[] a = {8, 5, 7, 4, 3, 2, 6, 8};
       sort(a);
       System.out.println(Arrays.toString(a));
   }
}

优化思路：将要插入的数先保存起来，然后交换的代码就可以改成覆盖，就相当于后移，等找到合适位置再把之前保存的值放进去。

4、希尔排序

排序原理：是插入排序的优化版，插入排序在比较时只能一个一个比较，而希尔排序中加了一个增长量，可以跨元素比较，相对减少了比较交换的次数。

时间复杂度：O(n^1.3)

稳定性：不稳定

具体实现：

public class Shell {
   /**
    * 将数组排序
    * @param a 待排序的数组
    * @return 排好序的数组
    */
   public static void sort(Comparable[] a){
       //1.确定增长量h的值
       int h=1;
       while(h < a.length/2){
           h = h*2+1;
       }
       //2.进行排序
       while(h>=1){
           //找到待排序的第一个值
           for (int i=h; i<a.length; i++){
               for (int j=i; j>=h; j-=h){
                   if (greater(a[j-h],a[j])){
                       exch(a, j, j-h);
                   }else{
                       break;
                   }
               }
           }
           //h减小
           h/=2;
       }
   }
   /**
    * 比较u元素是否大于v元素
    */
   private static boolean greater(Comparable u, Comparable v){
       return u.compareTo(v) > 0;
   }
   /**
    * 交换数组下标为i和j的元素的位置
    */
   private static void exch(Comparable[] a, int i, int j){
       Comparable temp;
       temp = a[i];
       a[i] = a[j];
       a[j] = temp;
   }
   //测试数据
   public static void main(String[] args) {
       Integer[] a = {8, 5, 7, 4, 3, 2, 6, 8, 6, 7};
       sort(a);
       System.out.println(Arrays.toString(a));
   }
}

5、归并排序

排序原理：使用了递归的思想，先把数组从中间递归分解，接着先排序左边的子数组，然后再排序右边的子数组，最后合并为一个数组。核心方法是merge方法。

时间复杂度：O(nlogn)

稳定性：稳定

具体实现：

public class Merge {
   /**
    * 辅助数组
    */
   private static Comparable[] access;
   /**
    * 对数组a进行排序
    * @param a
    */
   public static void sort(Comparable[] a){
       //1.初始化辅助数组
       access = new Comparable[a.length];
       //2.定义两个下标值
       int lo = 0;
       int hi = a.length -1;
       //3.调用分组排序函数
       sort(a, lo, hi);
   }
   /**
    * 对数组a中的lo到hi进行排序
    * @param a
    * @param lo
    * @param hi
    */
   private static void sort(Comparable[] a, int lo, int hi){
       //保护
       if (hi <= lo){
           return;
       }
       //1.得到mid
       int mid = lo + (hi-lo)/2;
       //2.对左数组分组排序
       sort(a, lo, mid);
       //3.对右数组分组排序
       sort(a, mid+1, hi);
       //4.将两个数组合并
       merge(a, lo, mid, hi);
   }
   /**
    * 将两个数组进行排序合并
    * @param a
    * @param lo
    * @param mid
    * @param hi
    */
   private static void merge(Comparable[] a, int lo, int mid, int hi){
       //1.定义三个指针
       int i=lo;
       int p1=lo;
       int p2=mid+1;
       //2.分别遍历两个子数组，直到有一个数组遍历完毕
       while (p1 <= mid && p2 <= hi){
           if (less(a[p1], a[p2])){
               access[i++] = a[p1++];
           }else{
               access[i++] = a[p2++];
           }
       }
       //3。将剩下的一个数组的剩余值放到辅助数组中
       while(p1 <= mid){
           access[i++] = a[p1++];
       }
       while(p2 <= hi){
           access[i++] = a[p2++];
       }
       //4。将辅助数组中的值覆盖到原数组中
       for (int index=lo; index<=hi; index++){
           a[index] = access[index];
       }
   }
   /**
    * 比较第一个下标的值是不是小于第二个下标的值
    * @param u
    * @param v
    * @return
    */
   private static boolean less(Comparable u, Comparable v){
       return u.compareTo(v) <= 0;
   }
   /**
    * 测试
    */
   public static void main(String[] args) {
       Integer[] a = {8, 5, 7, 4, 3, 2, 6, 8};
       sort(a);
       System.out.println(Arrays.toString(a));
   }
}

6、快速排序

排序原理：把数组的第一个值设置为中间值，比中间值小的放到左边，比中间值大的放到右边。然后再对左边的做相同的操作，最后是对右边的做相同的操作。核心方法是partition方法，将小的数移到左边，大的数移到右边，最后返回中间值的下标。

时间复杂度：O(nlogn)

稳定性：不稳定

具体实现：

public class Quick {
   /**
    * 对数组a进行排序
    * @param a
    */
   public static void sort(Comparable[] a){
       int lo = 0;
       int hi = a.length-1;
       sort(a, lo, hi);
   }
   /**
    * 对数组a中的lo到hi进行排序
    * @param a
    * @param lo
    * @param hi
    */
   private static void sort(Comparable[] a, int lo, int hi){
       //保护
       if (hi <= lo){
           return;
       }
       //获取中间值
       int mid = partition(a, lo, hi);
       //对左子数组进行排序
       sort(a, lo, mid-1);
       //对右子数组进行排序
       sort(a, mid+1, hi);
   }

/**
    * 将比子数组中第一个值小的数放到其左边，大于的放到右边，最后返回中间值的下标
    * @param a
    * @param lo
    * @param hi
    * @return
    */
   private static int partition(Comparable[] a, int lo, int hi){
       //1.定义两个指针
       int p1= lo;
       int p2 = hi+1;
       while (true){
           //2.先移动右指针，找到第一个小于标准值的数
           while(less(a[lo],a[--p2])){
               if (p2 == lo){
                   break;
               }
           }
           //3.移动左指针，找到第一个大于标准值的数
           while(less(a[++p1],a[lo])){
               if (p1 == hi){
                   break;
               }
           }
           if (p1 >= p2){
               //5.退出循环
               break;
           }else {
               //4.交换两个值
               exch(a, p1, p2);
           }
       }
       //6.最后把子数组的第一个值和右指针所指的值交换，最后返回其下标
       exch(a, lo, p2);
       return p2;
   }
   /**
    * 比较第一个下标的值是不是小于第二个下标的值
    * @param u
    * @param v
    * @return
    */
   private static boolean less(Comparable u, Comparable v){
       return u.compareTo(v) < 0;
   }
   /**
    * 交换数组中两个下标的值
    * @param a
    * @param i
    * @param j
    */
   private static void exch(Comparable[] a, int i, int j){
       Comparable temp;
       temp = a[i];
       a[i] = a[j];
       a[j] = temp;
   }
   /**
    * 测试
    */
   public static void main(String[] args) {
       Integer[] a = {8, 5, 7, 4, 3, 2, 6, 8};
       sort(a);
       System.out.println(Arrays.toString(a));
   }
}

来源：https://www.cnblogs.com/lk0528/p/14969735.html