各种Java实现的常用排序算法

简介: 各种Java实现的常用排序算法

冒泡排序

package sort;
public class bubbleSort {
/* (1)基本思想:在要排序的一组数中,对当前还未排好序的范围内的全部数,
 * 自上而下对相邻的两个数依次进行比较和调整,让较大的数往下沉,较小的往上冒。
 * 即:每当两相邻的数比较后发现它们的排序与排序要求相反时,就将它们互换。
 * */
  public static void main(String[] arg) {
    int a[] = {49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,
      5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51};
    int temp = 0;
    for(int i = 0; i < a.length - 1; i++){
      for(int j = 0;j < a.length - 1 - i;j++){
        if( a[j] > a[j+1]){
          temp = a[j];
          a[j] = a[j+1];
          a[j+1] = temp;
        }
      }
    }
    for(int i = 0;i < a.length;i++){
      System.out.println(a[i]);
    }
  }
}

堆排序 - heap sort

package sort;
import java.util.Arrays;
/* 基本思想:堆排序是一种树形选择排序,是对直接选择排序的有效改进。
堆的定义如下:具有n个元素的序列(h1,h2,…,hn),当且仅当满足(hi>=h2i,hi>=2i+1)
或(hi<=h2i,hi<=2i+1)(i=1,2,…,n/2)时称之为堆。在这里只讨论满足前者条件的堆。
由堆的定义可以看出,堆顶元素(即第一个元素)必为最大项(大顶堆)。
完全二叉树可以很直观地表示堆的结构。堆顶为根,其它为左子树、右子树。
初始时把要排序的数的序列看作是一棵顺序存储的二叉树,调整它们的存储序,
使之成为一个堆,这时堆的根节点的数最大。然后将根节点与堆的最后一个节点交换。
然后对前面(n-1)个数重新调整使之成为堆。依此类推,直到只有两个节点的堆,
并对它们作交换,最后得到有n个节点的有序序列。从算法描述来看,堆排序需要两个过程,
一是建立堆,二是堆顶与堆的最后一个元素交换位置。所以堆排序有两个函数组成。
一是建堆的渗透函数,二是反复调用渗透函数实现排序的函数。
*/
public class HeapSort {
    public void heapSort(int[] a){
      System.out.println("开始排序");
      int arrayLength = a.length;
      //循环建堆
      for(int i = 0;i < arrayLength - 1;i++){
        //建堆
        buildMaxHeap(a,arrayLength - 1 - i);
        //交换堆顶和最后一个元素
        swap(a,0,arrayLength - 1 - i);
        System.out.println(Arrays.toString(a));
      }
      System.out.println("Final: " + Arrays.toString(a));
    }
    private void swap(int[] data, int i, int j) {
      int tmp = data[i];
      data[i] = data[j];
      data[j] = tmp;
    }
    //对data数组从0到lastIndex建大顶堆
    private void buildMaxHeap(int[] data, int lastIndex) {
      //从lastIndex处节点(最后一个节点)的父节点开始
      for(int i = (lastIndex - 1)/2; i >= 0; i--){
        //k保存正在判断的节点
        int k = i;
        //如果当前k节点的子节点存在
        while(k*2 + 1 <= lastIndex){
          //k节点的左子节点的索引
          int biggerIndex = 2*k + 1;
          //如果biggerIndex小于lastIndex,即biggerIndex+1代表的k节点的右子节点存在
          if(biggerIndex < lastIndex){
            //若果右子节点的值较大
            if(data[biggerIndex] < data[biggerIndex+1 ]){
              //biggerIndex总是记录较大子节点的索引
              biggerIndex++;
            }
          }
          //如果k节点的值小于其较大的子节点的值
          if(data[k] < data[biggerIndex]){
            //交换他们
            swap(data,k,biggerIndex);
            //将biggerIndex赋予k,开始while循环的下一次循环,重新保证k节点的值大于其左右子节点的值
            k = biggerIndex;
          }
          else{
            break;
          }
        }
      }
    }
  public static void main(String[] args) {
    int a[] ={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51};
    HeapSort tool = new HeapSort();
    tool.heapSort(a);
  }
}

插入排序 - insert sort

package sort;
public class insertSort {
  /* 基本思想:在要排序的一组数中,假设前面(n-1)[n>=2] 个数已经是排
好顺序的,现在要把第n个数插到前面的有序数中,使得这n个数
也是排好顺序的。如此反复循环,直到全部排好顺序。
*/  
  public static void main(String[] args) {
    int a[] = {49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51};
    int temp = 0;
    for(int i = 1; i < a.length; i++){
      int j = i-1;
      temp = a[i];
      for(; j >= 0 && temp < a[j]; j--){
        a[j+1] = a[j]; //将大于temp的值整体后移一个单位
      }
      a[j+1] = temp;
    }
    for(int i=0;i<a.length;i++){
      System.out.println(a[i]);
    }
  }
}

归并排序 - merge sort

package sort;
import java.util.Arrays;
public class mergeSort {
public mergeSort(int[] a){
  sort(a,0,a.length-1);
  for(int i=0;i<a.length;i++)
    System.out.println(a[i]);
  }
public void sort(int[] data, int left, int right) {
  if( left < right){
    //找出中间索引
    int center = (left + right)/2;
    //对左边数组进行递归
    sort(data,left,center);
    //对右边数组进行递归
    sort(data,center + 1,right);
    //合并
    merge(data,left,center,right);
  }
}
public void merge(int[] data, int left, int center, int right) {
  int [] tmpArr= new int[data.length];
  int mid = center + 1;
  //third记录中间数组的索引
  int third = left;
  int tmp = left;
  while(left <= center && mid <= right){
    //从两个数组中取出最小的放入中间数组
    if(data[left] <= data[mid]){
      tmpArr[third++] = data[left++];
    }
    else{
      tmpArr[third++] = data[mid++];
    }
  }
  //剩余部分依次放入中间数组
  while(mid<=right){
    tmpArr[third++] = data[mid++];
  }
  while(left<=center){
    tmpArr[third++] = data[left++];
  }
  //将中间数组中的内容复制回原数组
  while(tmp<=right){
    data[tmp] = tmpArr[tmp++];
  }
  System.out.println(Arrays.toString(data));
}
  public static void main(String[] arg) {
    int a[] = {49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,15,35,25,53,51};
    mergeSort tool = new mergeSort(a);
    tool.hashCode();
  }
}

快速排序 - quick sort

package sort;
/* (1)基本思想:选择一个基准元素,通常选择第一个元素或者最后一个元素,
 * 通过一趟扫描,将待排序列分成两部分,一部分比基准元素小,一部分大于等于基准元素,
 * 此时基准元素在其排好序后的正确位置,然后再用同样的方法递归地排序划分的两部分。
 * */
public class quickSort {
  public quickSort(int[] a){
    System.out.println("Jerry Main Entry point for quickSort: ");
    quick(a);
    for(int i = 0;i < a.length;i++){
      System.out.println(a[i]);
    }
  }
  public int getMiddle(int[] list, int low, int high) {
    System.out.println(" Jerry I am in getMiddle, low: " + low + " high: " + high);
    int tmp = list[low]; //数组的第一个作为中轴
    while (low < high){
      while (low < high && list[high] >= tmp) {
        System.out.println("tmp: " + tmp + " list[high]: " + list[high]);
        high--;
      }
      System.out.println("Move list[high]: " + list[high] + " to list[low]: " + list[low]);
      list[low] =list[high]; //比中轴小的记录移到低端
      while (low < high&& list[low] <= tmp) {
        low++;
      }
      System.out.println("Move list[low]: " + list[low] + " to list[high]: " + list[high]);
      list[high] =list[low]; //比中轴大的记录移到高端
    }
    System.out.println("Final !!");
    list[low] = tmp; //中轴记录到尾
    return low; //返回中轴的位置
  }
  public void _quickSort(int[] list, int low, int high) {
    System.out.println("Jerry I am in list: " + list + " low: " + low + " high: " + high);
    if (low < high){
      int middle =getMiddle(list, low, high); //将list数组进行一分为二
      _quickSort(list, low, middle - 1); //对低字表进行递归排序
      _quickSort(list,middle + 1, high); //对高字表进行递归排序
    }
  }
  public void quick(int[] a2) {
    if (a2.length > 0) { //查看数组是否为空
      _quickSort(a2,0, a2.length - 1);
    }
  }
  public static void main(String[] args) {
    int a[] = {3,2,4,1};
    quickSort tool = new quickSort(a);
    tool.hashCode();
    System.out.println("ok");
  }
}

另一种快速排序

package sort;
public class QuickSort2 {
  private int[] numbers;
  private int number;
  public void sort(int[] values) {
      if (values == null || values.length == 0){
        return;
      }
      this.numbers = values;
      number = values.length;
      quicksort(0, number - 1);
    }
    private void quicksort(int low, int high) {
      int i = low, j = high;
      // 枢轴; 中心点,中枢; [物] 支点,支枢; [体] 回转运动;
      int pivot = numbers[low + (high-low)/2];
      while (i <= j) {
        while (numbers[i] < pivot) {
          i++;
        }
        while (numbers[j] > pivot) {
          j--;
        }
        if (i <= j) {
          swap(i, j);
          i++;
          j--;
        }
      }
      if (low < j)
        quicksort(low, j);
      if (i < high)
        quicksort(i, high);
    }
    private void swap(int i, int j) {
      int temp = numbers[i];
      numbers[i] = numbers[j];
      numbers[j] = temp;
    }
  public static void main(String[] args) {
    int[] array = {1,3,2,4};
    QuickSort2 tool = new QuickSort2();
    tool.sort(array);
    for( int i = 0; i < array.length; i++){
      System.out.println(array[i]);
    }
  }
} 

选择排序

package sort;
/* (1)基本思想:在要排序的一组数中,选出最小的一个数与第一个位置的数交换;
然后在剩下的数当中再找最小的与第二个位置的数交换,
如此循环到倒数第二个数和最后一个数比较为止。
*/
public class selectSort {
  public static void main(String[] args) {
    int a[] = {1,54,6,3,78,34,12,45};
    int position = 0;
    for(int i = 0; i < a.length; i++){
      int j = i + 1;
      position = i;
      int temp = a[i];
      for(; j < a.length; j++){
        if( a[j] < temp){
          temp = a[j];
          position = j;
        }
      }
      a[position] = a[i];
      a[i] = temp;
    }
    for(int i = 0;i < a.length;i++)
      System.out.println(a[i]);
    }
  }

希尔排序

package sort;
/* 希尔排序(最小增量排序)
(1)基本思想:算法先将要排序的一组数按某个增量d(n/2,n为要排序数的个数)分成若干组,
每组中记录的下标相差d.对每组中全部元素进行直接插入排序,然后再用一个较小的增量(d/2)
对它进行分组,在每组中再进行直接插入排序。当增量减到1时,进行直接插入排序后,排序完成。
*/
public class shilSort {
  public static void main(String[] args) {
    int a[] = {1,54,6,3,78,34,12,45,56,100};
    double d1 = a.length;
    int temp = 0;
    System.out.println("begin...");
    while(true) {
      d1 = Math.ceil( d1/2 );
      int d = (int) d1;
      for(int x = 0; x < d; x++){
        for( int i = x + d; i < a.length; i += d){
          int j = i - d;
          temp = a[i];
          for(; j >= 0 && temp < a[j]; j -= d){
            a[j+d] = a[j];
          }
          System.out.println("Jerry insert value: " + temp + 
            " to Position: < " + (j+d) + " >");
          a[j+d] = temp;
        }
      }
      if( d == 1){
        break;
      }
    }
    for(int i = 0; i < a.length;i++){
      System.out.println(a[i]);
    }
  }
}


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