十大排序算法总览
冒泡排序★★★
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。
算法步骤
- 相邻的元素两两比较,大的放右边,小的放左边
- 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
动图演示
代码示例
package com.iflytek.day18;
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();
}
}
选择排序
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。
动图演示
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();
}
}
插入排序
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。
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
动图演示
package com.iflytek.day18;
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();
}
}
快速排序
快速排序是由东尼·霍尔所发展的一种排序算法。
快速排序又是一种分而治之思想在排序算法上的典型应用。
快速排序的名字起的是简单粗暴,因为一听到这个名字你就知道它存在的意义,就是快,而且效率高!
它是处理大数据最快的排序算法之一了。
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
动图演示
package com.iflytek.day18;
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);
}
}
参考资料
常用十大排序算法
六大排序算法:插入排序、希尔排序、选择排序、冒泡排序、堆排序、快速排序
AcWing 785. 十大排序算法总结文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-520206.html
相关链接
6.数组、排序和查找|Java学习笔记
【算法基础】1.2 归并排序
【算法基础】1.1 快速排序
【Java】自定义排序文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-520206.html
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