《瘋狂Java講義(第3版)》.(李剛)——8大排序

8種排序之間的關係:

1、 直接插入排序

（1）基本思想：在要排序的一組數中，假設前面(n-1)[n>=2] 個數已經是排
好順序的，現在要把第n個數插到前面的有序數中，使得這n個數
也是排好順序的。如此反覆循環，直到全部排好順序。
（2）實例

（3）用java實現

package com.alex.demo03;

/**
 * Description
 * <br>網站：<a href= "http://blog.csdn.net/qq_32347977">Alex的博客</a>
 * <br>This is a demo of insertSort
 * <br>
 * <br>
 * <br> 
 * @author Alex
 * @version 1.0
 */
public class insertSort {

    /**
     * 主方法，程序的入口
     * @param args
     */
    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]; // 將大於temp的值整體後移一個單位
            }
            a[j + 1] = temp;
        }
        for (int i = 0; i < a.length; i++)
            System.out.println(a[i]);
    }

}

2、 希爾排序（最小增量排序）

（1）基本思想：算法先將要排序的一組數按某個增量d（n/2,n爲要排序數的個數）分成若干組，每組中記錄的下標相差d.對每組中全部元素進行直接插入排序，然後再用一個較小的增量（d/2）對它進行分組，在每組中再進行直接插入排序。當增量減到1時，進行直接插入排序後，排序完成。
（2）實例：

（3）用java實現

package com.alex.demo03;

/**
 * Description <br>
 * 網站：<a href= "http://blog.csdn.net/qq_32347977">Alex的博客</a> <br>
 * This is a demo of shellSort <br>
 * <br>
 * <br>
 * 
 * @author Alex
 * @version 1.0
 */
public class shellSort {

    /**
     * 主方法，程序的入口
     * 
     * @param args
     */
    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;
        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];
                    }
                    a[j + d] = temp;
                }
            }
            if (d == 1)
                break;
        }
        for (int i = 0; i < a.length; i++)
            System.out.println(a[i]);
    }
}

3、簡單選擇排序

（1）基本思想：在要排序的一組數中，選出最小的一個數與第一個位置的數交換；
然後在剩下的數當中再找最小的與第二個位置的數交換，如此循環到倒數第二個數和最後一個數比較爲止。
（2）實例：

（3）用java實現

package com.alex.demo03;

/**
 * Description <br>
 * 網站：<a href= "http://blog.csdn.net/qq_32347977">Alex的博客</a> <br>
 * This is a demo of selectSort <br>
 * <br>
 * <br>
 * 
 * @author Alex
 * @version 1.0
 */
public class selectSort {

    /**
     * 主方法，程序的入口
     * 
     * @param args
     */
    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]);
    }
}

4、堆排序

（1）基本思想：堆排序是一種樹形選擇排序，是對直接選擇排序的有效改進。
堆的定義如下：具有n個元素的序列（h1,h2,…,hn),當且僅當滿足（hi>=h2i,hi>=2i+1）或（hi<=h2i,hi<=2i+1）(i=1,2,…,n/2)時稱之爲堆。在這裏只討論滿足前者條件的堆。由堆的定義可以看出，堆頂元素（即第一個元素）必爲最大項（大頂堆）。完全二叉樹可以很直觀地表示堆的結構。堆頂爲根，其它爲左子樹、右子樹。初始時把要排序的數的序列看作是一棵順序存儲的二叉樹，調整它們的存儲序，使之成爲一個堆，這時堆的根節點的數最大。然後將根節點與堆的最後一個節點交換。然後對前面(n-1)個數重新調整使之成爲堆。依此類推，直到只有兩個節點的堆，並對它們作交換，最後得到有n個節點的有序序列。從算法描述來看，堆排序需要兩個過程，一是建立堆，二是堆頂與堆的最後一個元素交換位置。所以堆排序有兩個函數組成。一是建堆的滲透函數，二是反覆調用滲透函數實現排序的函數。
（2）實例：
初始序列：46,79,56,38,40,84
建堆：

交換，從堆中踢出最大數

依次類推：最後堆中剩餘的最後兩個結點交換，踢出一個，排序完成。

（3）用java實現

package com.alex.demo03;

import java.util.Arrays;  
/**
 * Description <br>
 * 網站：<a href= "http://blog.csdn.net/qq_32347977">Alex的博客</a> <br>
 * This is a demo of HeapSort <br>
 * <br>
 * <br>
 * 
 * @author Alex
 * @version 1.0
 */
public class HeapSort {  
     static 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};  
     /**
     * 主方法，程序的入口
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        heapSort(a);  
    }  
    public static  void heapSort(int[] a){  
        System.out.println("開始排序");  
        int arrayLength=a.length;  
        //循環建堆  
        for(int i=0;i<arrayLength-1;i++){  
            //建堆  

      buildMaxHeap(a,arrayLength-1-i);  
            //交換堆頂和最後一個元素  
            swap(a,0,arrayLength-1-i);  
            System.out.println(Arrays.toString(a));  
        }  
    }  

    private static  void swap(int[] data, int i, int j) {  
        // TODO Auto-generated method stub  
        int tmp=data[i];  
        data[i]=data[j];  
        data[j]=tmp;  
    }  
    //對data數組從0到lastIndex建大頂堆  
    private static void buildMaxHeap(int[] data, int lastIndex) {  
        // TODO Auto-generated method stub  
        //從lastIndex處節點（最後一個節點）的父節點開始  
        for(int i=(lastIndex-1)/2;i>=0;i--){  
            //k保存正在判斷的節點  
            int k=i;  
            //如果當前k節點的子節點存在  
            while(k*2+1<=lastIndex){  
                //k節點的左子節點的索引  
                int biggerIndex=2*k+1;  
                //如果biggerIndex小於lastIndex，即biggerIndex+1代表的k節點的右子節點存在  
                if(biggerIndex<lastIndex){  
                    //若果右子節點的值較大  
                    if(data[biggerIndex]<data[biggerIndex+1]){  
                        //biggerIndex總是記錄較大子節點的索引  
                        biggerIndex++;  
                    }  
                }  
                //如果k節點的值小於其較大的子節點的值  
                if(data[k]<data[biggerIndex]){  
                    //交換他們  
                    swap(data,k,biggerIndex);  
                    //將biggerIndex賦予k，開始while循環的下一次循環，重新保證k節點的值大於其左右子節點的值  
                    k=biggerIndex;  
                }else{  
                    break;  
                }  
            }
        }
    }
}

5.冒泡排序

（1）基本思想：在要排序的一組數中，對當前還未排好序的範圍內的全部數，自上而下對相鄰的兩個數依次進行比較和調整，讓較大的數往下沉，較小的往上冒。即：每當兩相鄰的數比較後發現它們的排序與排序要求相反時，就將它們互換。
（2）實例：

（3）用java實現

package com.alex.demo03;

/**
 * Description <br>
 * 網站：<a href= "http://blog.csdn.net/qq_32347977">Alex的博客</a> <br>
 * This is a demo of bubbleSort <br>
 * <br>
 * <br>
 * 
 * @author Alex
 * @version 1.0
 */
public class bubbleSort {

    /**
     * 主方法，程序的入口
     * 
     * @param args
     */
    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 = 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]);
    }
}

6、快速排序
（1）基本思想：選擇一個基準元素,通常選擇第一個元素或者最後一個元素,通過一趟掃描，將待排序列分成兩部分,一部分比基準元素小,一部分大於等於基準元素,此時基準元素在其排好序後的正確位置,然後再用同樣的方法遞歸地排序劃分的兩部分。
（2）實例：

（3）用java實現

package com.alex.demo03;

/**
 * Description <br>
 * 網站：<a href= "http://blog.csdn.net/qq_32347977">Alex的博客</a> <br>
 * This is a demo of quickSort <br>
 * <br>
 * <br>
 * 
 * @author Alex
 * @version 1.0
 */
public class quickSort {

    static 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 };

    /**
     * 主方法，程序的入口
     * 
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        quick(a);
        for (int i = 0; i < a.length; i++)
            System.out.println(a[i]);
    }

    public static int getMiddle(int[] list, int low, int high) {
        int tmp = list[low]; // 數組的第一個作爲中軸
        while (low < high) {
            while (low < high && list[high] >= tmp) {

                high--;
            }
            list[low] = list[high]; // 比中軸小的記錄移到低端
            while (low < high && list[low] <= tmp) {
                low++;
            }
            list[high] = list[low]; // 比中軸大的記錄移到高端
        }
        list[low] = tmp; // 中軸記錄到尾
        return low; // 返回中軸的位置
    }

    public static void _quickSort(int[] list, int low, int high) {
        if (low < high) {
            int middle = getMiddle(list, low, high); // 將list數組進行一分爲二
            _quickSort(list, low, middle - 1); // 對低字表進行遞歸排序
            _quickSort(list, middle + 1, high); // 對高字表進行遞歸排序
        }
    }

    public static void quick(int[] a2) {
        if (a2.length > 0) { // 查看數組是否爲空
            _quickSort(a2, 0, a2.length - 1);
        }
    }
}

7、歸併排序

（1）基本排序：歸併（Merge）排序法是將兩個（或兩個以上）有序表合併成一個新的有序表，即把待排序序列分爲若干個子序列，每個子序列是有序的。然後再把有序子序列合併爲整體有序序列。
（2）實例：

（3）用java實現

package com.alex.demo03;

import java.util.Arrays;

/**
 * Description <br>
 * 網站：<a href= "http://blog.csdn.net/qq_32347977">Alex的博客</a> <br>
 * This is a demo of mergingSort <br>
 * <br>
 * <br>
 * 
 * @author Alex
 * @version 1.0
 */
public class mergingSort {

    static 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 };

    /**
     * 主方法，程序的入口
     * 
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        sort(a, 0, a.length - 1);
        for (int i = 0; i < a.length; i++)
            System.out.println(a[i]);
    }

    public static void sort(int[] data, int left, int right) {
        // TODO Auto-generated method stub
        if (left < right) {
            // 找出中間索引
            int center = (left + right) / 2;
            // 對左邊數組進行遞歸
            sort(data, left, center);
            // 對右邊數組進行遞歸
            sort(data, center + 1, right);
            // 合併
            merge(data, left, center, right);

        }
    }

    public static void merge(int[] data, int left, int center, int right) {
        // TODO Auto-generated method stub
        int[] tmpArr = new int[data.length];
        int mid = center + 1;
        // third記錄中間數組的索引
        int third = left;
        int tmp = left;
        while (left <= center && mid <= right) {

            // 從兩個數組中取出最小的放入中間數組
            if (data[left] <= data[mid]) {
                tmpArr[third++] = data[left++];
            } else {
                tmpArr[third++] = data[mid++];
            }
        }
        // 剩餘部分依次放入中間數組
        while (mid <= right) {
            tmpArr[third++] = data[mid++];
        }
        while (left <= center) {
            tmpArr[third++] = data[left++];
        }
        // 將中間數組中的內容複製回原數組
        while (tmp <= right) {
            data[tmp] = tmpArr[tmp++];
        }
        System.out.println(Arrays.toString(data));
    }

}

8、基數排序

（1）基本思想：將所有待比較數值（正整數）統一爲同樣的數位長度，數位較短的數前面補零。然後，從最低位開始，依次進行一次排序。這樣從最低位排序一直到最高位排序完成以後,數列就變成一個有序序列。
（2）實例：

（3）用java實現

package com.alex.demo03;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * Description <br>
 * 網站：<a href= "http://blog.csdn.net/qq_32347977">Alex的博客</a> <br>
 * This is a demo of radixSort <br>
 * <br>
 * <br>
 * 
 * @author Alex
 * @version 1.0
 */
public class radixSort {

    static int a[] = { 49, 38, 65, 97, 76, 13, 27, 49, 78, 34, 12, 64, 5, 4, 62, 99, 98, 54, 101, 56, 17, 18, 23, 34,
            15, 35, 25, 53, 51 };

    /**
     * 主方法，程序的入口
     * 
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        sort(a);
        for (int i = 0; i < a.length; i++)
            System.out.println(a[i]);
    }

    public static void sort(int[] array) {

        // 首先確定排序的趟數;
        int max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if (array[i] > max) {
                max = array[i];
            }
        }

        int time = 0;
        // 判斷位數;
        while (max > 0) {
            max /= 10;
            time++;
        }

        // 建立10個隊列;
        List<ArrayList> queue = new ArrayList<ArrayList>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            ArrayList<Integer> queue1 = new ArrayList<Integer>();
            queue.add(queue1);
        }

        // 進行time次分配和收集;
        for (int i = 0; i < time; i++) {

            // 分配數組元素;
            for (int j = 0; j < array.length; j++) {
                // 得到數字的第time+1位數;
                int x = array[j] % (int) Math.pow(10, i + 1) / (int) Math.pow(10, i);
                ArrayList<Integer> queue2 = queue.get(x);
                queue2.add(array[j]);
                queue.set(x, queue2);
            }
            int count = 0;// 元素計數器;
            // 收集隊列元素;
            for (int k = 0; k < 10; k++) {
                while (queue.get(k).size() > 0) {
                    ArrayList<Integer> queue3 = queue.get(k);
                    array[count] = queue3.get(0);
                    queue3.remove(0);
                    count++;
                }
            }
        }
    }

}