排序算法-冒泡、選擇、插入、希爾

參考：
https://www.cnblogs.com/onepixel/p/7674659.html

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排序算法相關描述

顧名思義，排序算法是爲了給一定範圍內的數字進行從小到大或者從大到小進行排序，分爲比較類排序與非比較類排序。

• 比較類排序： 通過比較來決定元素間的相對次序，由於其時間複雜度不能突破O(nlogn)，因此也稱爲非線性時間比較類排序
• 非比較類排序：不通過比較來決定元素間的相對次序，它可以突破基於比較排序的時間下界，以線性時間運行，因此也稱爲線性時間非比較類排序
  

相關概念

• 穩定：如果a原本在b前面，而a=b，排序之後a仍然在b的前面。
• 不穩定：如果a原本在b的前面，而a=b，排序之後 a 可能會出現在 b 的後面。

算法相關複雜度

冒泡排序(Bubble Sort)

每次選擇兩個元素比較大小然後進行交換，根據需要排列元素的大小，時間複雜度最好的話是O(n)，最壞以及平均時間複雜度是O(n^2)，空間複雜度因爲沒有佔用額外的空間，所以爲O(1)。
動態展示：

java代碼

	// 公共代碼塊
	
    static void printArr(int[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
         //   System.out.println();
    }


    /**
     * @Author kangyu
     * @Description 交換數值
     * @Date 11:07 2020/2/21
     * @Param [arr, i, j]
     * @return void
     **/
    static void exchange(int[] arr, int i, int j) {
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }

	@Test
    public void bubble() {
        int[] arr = new int[]{6,1,3,2,4,5};
       for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
           for (int i = 0; i < arr.length - j - 1; i++) {
               if (arr[i] > arr[i + 1]) {
                    exchange(arr, i, i + 1);
               }
           }
       }
       printArr(arr);
    }

選擇排序(Selection Sort)

從排序序列中找到最小的值，放在序列的首位，然後從剩餘的值中依次找最小的值放入已經排序的後面。
動態展示：

java代碼

	static void sort(int[] arrData) {
        for (int i = 0; i < arrData.length - 1; i++) {
            int min = i;
            for (int j = i; j < arrData.length - 1; j++) {
                if (arrData[min] > arrData[j + 1]) {
                   min = j + 1;
                }
            }
            if (min != -1) {
                exchange(arrData, i, min);
            }
           // print(arrData);
        }
    }

插入排序（Insertion Sort）

分爲有序和無序兩部分，從第二個數進行比較，通過構建有序序列，對於未排序數據，在已排序序列中從後向前掃描，找到相應位置並插入。
動圖展示：

java代碼

 static void sort(int[] arrInt) {
        for (int i = 1; i < arrInt.length; i++) {
            int temp = arrInt[i];
            int z = i;
            // 如果用臨時變量來存儲，該如何做？
            for (int j = i; j > 0 ; j--) {
                if (temp < arrInt[j - 1]) {
                      arrInt[j] = arrInt[j - 1];
                      z--;
                } else {
                    break;
                }
            }

            if (z != i) {
                arrInt[z] = temp;
            }

            // while做法
            /*
            int z = i;
            while (z != 0) {
                if (arrInt[z] < arrInt[z - 1]) {
                    exchange(arrInt, z, z - 1);
                }
                z--;
            }*/

            // for循環做法
            /*for (int j = i; j > 0 ; j--) {
                if (arrInt[j] < arrInt[j - 1]) {
                    exchange(arrInt, j, j - 1);
                }
            }*/


        }
        printArr(arrInt);
    }

希爾排序(Shell Sort)

這個排序是插入排序的優化版本，是基於插入排序的，核心思想就是通過gap(間隔)來進行排序，比如gap爲4，那麼（1，5，9）（2，6，10）先排序，最終還是要通過插入排序全部排一遍。

動態展示

java代碼

	static void sort2(int[] arr) {
        for (int gap = arr.length/2; gap > 0 ; gap/=2) {
            for (int i = gap; i < arr.length; i++) {
                for (int j = i; j > gap - 1; j=j-gap) {
                    if (arr[j] < arr[j - gap]) {
						exchange(arr, j, j - gap);
                    }
                }
            }
        }
       // Tools.print(arr);
    }