經典排序java版

經典排序算法

原文鏈接：https://www.cnblogs.com/guoyaohua/p/8600214.html

算法總結：

I ：冒泡排序（Bubble Sort）

以內循環爲基準來進行排序，外循環只是用來排除頭順序，以及後安穩的元素：j < array.length - 1 - i

	/**
     * 冒泡排序
     */
    public static int[] bubbleSort(int[] array) {
        if (array.length == 0)
            return array;
        for (int i = 0; i < array.length; i++)
            for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++)
                if (array[j + 1] < array[j]) {
                    int temp = array[j + 1];
                    array[j + 1] = array[j];
                    array[j] = temp;
                }
        return array;
    }

II ：選擇排序（Selection Sort）

以內層循環爲基準進行遍歷，外層循環起到佔坑的的作用，內層遍歷一遍後 找到最小值，與外層佔坑的索引交換

	/**
     * 選擇排序
     */
    public static int[] selectionSort(int[] array) {
        if (array.length == 0)
            return array;
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            int minIndex = i;
            for (int j = i; j < array.length; j++) {
                if (array[j] < array[minIndex]) //找到最小的數
                    minIndex = j; //將最小數的索引保存
            }
            int temp = array[minIndex];
            array[minIndex] = array[i];
            array[i] = temp;
        }
        return array;
    }

III ：插入排序（Insertion Sort）

	/**
     * 插入排序
     */
    public static int[] insertionSort(int[] array) {
        if (array.length == 0)
            return array;
        int current;
        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
            current = array[i + 1];
            int preIndex = i;
            while (preIndex >= 0 && current < array[preIndex]) {
                array[preIndex + 1] = array[preIndex];
                preIndex--;
            }
            array[preIndex + 1] = current;
        }
        return array;
    }

IV ：希爾排序（Shell Sort）

	/**
     * 希爾排序
     */
    public static int[] ShellSort(int[] array) {
        int len = array.length;
        int temp, gap = len / 2;
        while (gap > 0) {
            for (int i = gap; i < len; i++) {
                temp = array[i];
                int preIndex = i - gap;
                while (preIndex >= 0 && array[preIndex] > temp) {
                    array[preIndex + gap] = array[preIndex];
                    preIndex -= gap;
                }
                array[preIndex + gap] = temp;
            }
            gap /= 2;
        }
        return array;
    }

V ：歸併排序（Merge Sort）

	/**
     * 歸併排序
     */
    public static int[] MergeSort(int[] array) {
        if (array.length < 2) return array;
        int mid = array.length / 2;
        int[] left = Arrays.copyOfRange(array, 0, mid);
        int[] right = Arrays.copyOfRange(array, mid, array.length);
        return merge(MergeSort(left), MergeSort(right));
    }
    
    /**
     * 歸併排序——將兩段排序好的數組結合成一個排序數組
     */
    public static int[] merge(int[] left, int[] right) {
        int[] result = new int[left.length + right.length];
        for (int index = 0, i = 0, j = 0; index < result.length; index++) {
            if (i >= left.length)
                result[index] = right[j++];
            else if (j >= right.length)
                result[index] = left[i++];
            else if (left[i] > right[j])
                result[index] = right[j++];
            else
                result[index] = left[i++];
        }
        return result;
    }

VI ：快速排序（Quick Sort）

挖坑+分治
以頭元素爲基準，挖出來存到變量 X 中，此時a[0]是空坑
從尾向頭找小於 X 的數a[8]，找到後挖出來，填入a[0] i++，此時a[8]是空坑
從頭向尾找大於 X 的數a[3]，找到後挖出來，填入a[8] j–，此時a[3]是空坑
繼續從尾向頭找……
直到 i == j，此時 X 之前的數都小於X，X 之後的數都大於 X，將 X 填入a[i]
再以 X 爲中心，前後各爲一個區域，分別進行分治，循環……

//快速排序  挖坑分治
void quick_sort(int s[], int l, int r)
{
    if (l < r)
    {
		//Swap(s[l], s[(l + r) / 2]); //將中間的這個數和第一個數交換 參見注1
        int i = l, j = r, x = s[l];
        while (i < j)
        {
            while(i < j && s[j] >= x) // 從右向左找第一個小於x的數
				j--;  
            if(i < j) 
				s[i++] = s[j];	// 注意：是先給s[i]賦值了,之後i才++
			
            while(i < j && s[i] < x) // 從左向右找第一個大於等於x的數
				i++;  
            if(i < j) 
				s[j--] = s[i];	// 注意：是先給s[i]賦值了,之後i才--
        }
        s[i] = x;
        quick_sort(s, l, i - 1); // 遞歸調用 
        quick_sort(s, i + 1, r);
    }
}

	/**
     * 快速排序方法
     */
    public static int[] QuickSort(int[] array, int start, int end) {
        if (array.length < 1 || start < 0 || end >= array.length || start > end) return null;
        int smallIndex = partition(array, start, end);
        if (smallIndex > start)
            QuickSort(array, start, smallIndex - 1);
        if (smallIndex < end)
            QuickSort(array, smallIndex + 1, end);
        return array;
    }
    /**
     * 快速排序算法——partition
     */
    public static int partition(int[] array, int start, int end) {
        int pivot = (int) (start + Math.random() * (end - start + 1));
        int smallIndex = start - 1;
        swap(array, pivot, end);
        for (int i = start; i <= end; i++)
            if (array[i] <= array[end]) {
                smallIndex++;
                if (i > smallIndex)
                    swap(array, i, smallIndex);
            }
        return smallIndex;
    }

    /**
     * 交換數組內兩個元素
     */
    public static void swap(int[] array, int i, int j) {
        int temp = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = temp;
    }

VII ：堆排序（Heap Sort）

//聲明全局變量，用於記錄數組array的長度；
static int len;
    /**
     * 堆排序算法
     */
    public static int[] HeapSort(int[] array) {
        len = array.length;
        if (len < 1) return array;
        //1.構建一個最大堆
        buildMaxHeap(array);
        //2.循環將堆首位（最大值）與末位交換，然後在重新調整最大堆
        while (len > 0) {
            swap(array, 0, len - 1);
            len--;
            adjustHeap(array, 0);
        }
        return array;
    }
    /**
     * 建立最大堆
     */
    public static void buildMaxHeap(int[] array) {
        //從最後一個非葉子節點開始向上構造最大堆
        for (int i = (len/2 - 1); i >= 0; i--) { //感謝 @讓我發會呆 網友的提醒，此處應該爲 i = (len/2 - 1) 
            adjustHeap(array, i);
        }
    }
    /**
     * 調整使之成爲最大堆
     */
    public static void adjustHeap(int[] array, int i) {
        int maxIndex = i;
        //如果有左子樹，且左子樹大於父節點，則將最大指針指向左子樹
        if (i * 2 < len && array[i * 2] > array[maxIndex])
            maxIndex = i * 2;
        //如果有右子樹，且右子樹大於父節點，則將最大指針指向右子樹
        if (i * 2 + 1 < len && array[i * 2 + 1] > array[maxIndex])
            maxIndex = i * 2 + 1;
        //如果父節點不是最大值，則將父節點與最大值交換，並且遞歸調整與父節點交換的位置。
        if (maxIndex != i) {
            swap(array, maxIndex, i);
            adjustHeap(array, maxIndex);
        }
    }

VIII ：計數排序（Counting Sort）

	/**
     * 計數排序
     */
    public static int[] CountingSort(int[] array) {
        if (array.length == 0) return array;
        int bias, min = array[0], max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if (array[i] > max)
                max = array[i];
            if (array[i] < min)
                min = array[i];
        }
        bias = 0 - min;
        int[] bucket = new int[max - min + 1];
        Arrays.fill(bucket, 0);
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            bucket[array[i] + bias]++;
        }
        int index = 0, i = 0;
        while (index < array.length) {
            if (bucket[i] != 0) {
                array[index] = i - bias;
                bucket[i]--;
                index++;
            } else
                i++;
        }
        return array;
    }

IX ：桶排序（Bucket Sort）

	/**
     * 桶排序
     */
    public static ArrayList<Integer> BucketSort(ArrayList<Integer> array, int bucketSize) {
        if (array == null || array.size() < 2)
            return array;
        int max = array.get(0), min = array.get(0);
        // 找到最大值最小值
        for (int i = 0; i < array.size(); i++) {
            if (array.get(i) > max)
                max = array.get(i);
            if (array.get(i) < min)
                min = array.get(i);
        }
        int bucketCount = (max - min) / bucketSize + 1;
        ArrayList<ArrayList<Integer>> bucketArr = new ArrayList<>(bucketCount);
        ArrayList<Integer> resultArr = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < bucketCount; i++) {
            bucketArr.add(new ArrayList<Integer>());
        }
        for (int i = 0; i < array.size(); i++) {
            bucketArr.get((array.get(i) - min) / bucketSize).add(array.get(i));
        }
        for (int i = 0; i < bucketCount; i++) {
            if (bucketSize == 1) { // 如果帶排序數組中有重複數字時  感謝 @見風任然是風 朋友指出錯誤
                for (int j = 0; j < bucketArr.get(i).size(); j++)
                    resultArr.add(bucketArr.get(i).get(j));
            } else {
                if (bucketCount == 1)
                    bucketSize--;
                ArrayList<Integer> temp = BucketSort(bucketArr.get(i), bucketSize);
                for (int j = 0; j < temp.size(); j++)
                    resultArr.add(temp.get(j));
            }
        }
        return resultArr;
    }

X ：基數排序（Radix Sort）

	/**
     * 基數排序
     */
    public static int[] RadixSort(int[] array) {
        if (array == null || array.length < 2)
            return array;
        // 1.先算出最大數的位數；
        int max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            max = Math.max(max, array[i]);
        }
        int maxDigit = 0;
        while (max != 0) {
            max /= 10;
            maxDigit++;
        }
        int mod = 10, div = 1;
        ArrayList<ArrayList<Integer>> bucketList = new ArrayList<ArrayList<Integer>>();
        for (int i = 0; i < 10; i++)
            bucketList.add(new ArrayList<Integer>());
        for (int i = 0; i < maxDigit; i++, mod *= 10, div *= 10) {
            for (int j = 0; j < array.length; j++) {
                int num = (array[j] % mod) / div;
                bucketList.get(num).add(array[j]);
            }
            int index = 0;
            for (int j = 0; j < bucketList.size(); j++) {
                for (int k = 0; k < bucketList.get(j).size(); k++)
                    array[index++] = bucketList.get(j).get(k);
                bucketList.get(j).clear();
            }
        }
        return array;
    }