爲了便於管理,先引入個基礎類:
/**
* @author yovn
*
*/
public abstract class Sorter < E extends Comparable < E >> {
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
該算法在數據規模小的時候十分高效,該算法每次插入第K+1到前K個有序數組中一個合適位置,K從0開始到N-1,從而完成排序:
/**
* @author yovn
*/
public class InsertSorter < E extends Comparable < E >> extends Sorter < E > {
/* (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 < from + len;i ++ )
{
tmp = array[i];
int j = i;
for (;j > from;j -- )
{
if (tmp.compareTo(array[j - 1 ]) < 0 )
{
array[j] = array[j - 1 ];
}
else break ;
}
array[j] = tmp;
}
}
}
二 冒泡排序
這可能是最簡單的排序算法了,算法思想是每次從數組末端開始比較相鄰兩元素,把第i小的冒泡到數組的第i個位置。i從0一直到N-1從而完成排序。(當然也可以從數組開始端開始比較相鄰兩元素,把第i大的冒泡到數組的第N-i個位置。i從0一直到N-1從而完成排序。)
/**
* @author yovn
*
*/
public class BubbleSorter < E extends Comparable < E >> extends Sorter < E > {
private static boolean DWON = true ;
public final void bubble_down(E[] array, int from, int len)
{
for ( int i = from;i < from + len;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 < i;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,選擇排序
選擇排序相對於冒泡來說,它不是每次發現逆序都交換,而是在找到全局第i小的時候記下該元素位置,最後跟第i個元素交換,從而保證數組最終的有序。
相對與插入排序來說,選擇排序每次選出的都是全局第i小的,不會調整前i個元素了。
/**
* @author yovn
*
*/
public class SelectSorter < E extends Comparable < E >> extends Sorter < E > {
/* (non-Javadoc)
* @see algorithms.Sorter#sort(E[], int, int)
*/
@Override
public void sort(E[] array, int from, int len) {
for ( int i = 0 ;i < len;i ++ )
{
int smallest = i;
int j = i + from;
for (;j < from + len;j ++ )
{
if (array[j].compareTo(array[smallest]) < 0 )
{
smallest = j;
}
}
swap(array,i,smallest);
}
}
}
四 Shell排序
Shell排序可以理解爲插入排序的變種,它充分利用了插入排序的兩個特點:
1)當數據規模小的時候非常高效
2)當給定數據已經有序時的時間代價爲O(N)
所以,Shell排序每次把數據分成若個小塊,來使用插入排序,而且之後在這若個小塊排好序的情況下把它們合成大一點的小塊,繼續使用插入排序,不停的合併小塊,知道最後成一個塊,並使用插入排序。
這裏每次分成若干小塊是通過“增量” 來控制的,開始時增量交大,接近N/2,從而使得分割出來接近N/2個小塊,逐漸的減小“增量“最終到減小到1。
一直較好的增量序列是2^k-1,2^(k-1)-1,.....7,3,1,這樣可使Shell排序時間複雜度達到O(N^1.5)
所以我在實現Shell排序的時候採用該增量序列
/**
* @author yovn
*/
public class ShellSorter < E extends Comparable < E >> extends Sorter < E > {
/* (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 < len)
{
value = (value + 1 ) * 2 - 1 ;
}
for ( int delta = value;delta >= 1 ;delta = (delta + 1 ) / 2 - 1 )
{
for ( int i = 0 ;i < delta;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 < from + len;i += delta)
{
tmp = array[i];
int j = i;
for (;j > from;j -= delta)
{
if (tmp.compareTo(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廣泛的排序算法了。
一般分如下步驟:
1)選擇一個樞紐元素(有很對選法,我的實現裏採用去中間元素的簡單方法)
2)使用該樞紐元素分割數組,使得比該元素小的元素在它的左邊,比它大的在右邊。並把樞紐元素放在合適的位置。
3)根據樞紐元素最後確定的位置,把數組分成三部分,左邊的,右邊的,樞紐元素自己,對左邊的,右邊的分別遞歸調用快速排序算法即可。
快速排序的核心在於分割算法,也可以說是最有技巧的部分。
/**
* @author yovn
*
*/
public class QuickSorter < E extends Comparable < E >> extends Sorter < E > {
/* (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 < to && array[from].compareTo(tmp) <= 0 )from ++ ;
if (from < to)
{
array[to] = array[from]; // now from's position is available
to -- ;
}
while (from < to && array[to].compareTo(tmp) >= 0 )to -- ;
if (from < to)
{
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 ;
}
}
還有歸併排序,堆排序,桶式排序,基數排序,下次在歸納。