Java常见七种排序算法以及实现

最近学习一些排序算法，怕自己以后忘记就打算整理起来供自己复习

萌新一枚学习Java没多久，以下仅供参考。如有错误希望大佬指正，欢迎大家在评论区交流探讨。

1.冒泡排序

通过待排序的序列从前往后依次比较相邻的元素，若发现逆序则两两交换，直到下一趟排序下来没有进行交换，说明排序完成

冒泡排序每一趟会确定一个最大值(默认从小到大)

import java.util.Arrays;

public class BubbleSort {

public static void main(String[] args) {

int array[] = {10,9,2,-3,6,8,1,-6,-5,4};

for (int i = 0; i < array.length ; i++) { //循环每一趟排序

for (int j = 0; j < array.length-1-i ; j++) {

// 每一趟排序的数据交换

// 由于array[j]是和array[j+1]比较,防止数据越界这里array.length要减一

int temp = 0;

if (array[j]>array[j+1]){

temp = array[j+1];

array[j+1] = array[j];

array[j] = temp;

}

}

}

// 两种方法输出

// 1.格式化输出,需import，之后的代码演示全用格式化输出

System.out.println(Arrays.toString(array));

// 2.for循环输出

for (int i = 0; i < array.length ; i++) {

System.out.print(array[i]+" ");

}

}

}

2.选择排序

第一趟排序是从array[0]到array[array.length-1]找到一个最小值array[n]与array[0]进行交换，第一趟排序是从array[1]到array[array.length-1]找到一个最小值array[n]与array[1]进行交换，直到排序完成

选择排序每一趟排序会确定一个最小值(默认从小到大)

以下是三种不同的代码实现

import java.util.Arrays;

public class SelectSortDemo01 {

public static void main(String[] args) {

int array[] = {10,9,2,-3,6,8,1,-6,-5,4};

for (int i = 0; i < array.length-1 ; i++) {

for (int j = 1+i; j < array.length; j++) {

// 此算法与冒泡排序的算法类似,只不过冒泡算法的每一趟排序是两两比较,这个是第一个数与每一个数比较

int temp = 0;

if (array[i] > array[j]){

temp = array[j];

array[j] = array[i];

array[i] = temp;

}

}

}

System.out.println(Arrays.toString(array));

}

}

import java.util.Arrays;

public class SelectSortDemo02 {

public static void main(String[] args) {

int array[] = {10,9,2,-3,6,8,1,-6,-5,4};

int temp = 0;

for (int j = 0; j

for (int i = 1; (i+j)< array.length ; i++) {

//此算法与上面一个大同小异，也实现了相同的效果，可以根据自己的思维选择一个合适的算法

if (array[j] > array[i+j]) {

temp = array[i+j];

array[i+j] = array[j];

array[j] = temp;

}

}

}

System.out.println(Arrays.toString(array));

}

}

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public class SelectSortDemo02 {

public static void main(String[] args) {

int array[] = {10,9,2,-3,6,8,1,-6,-5,4};

for (int i = 0; i < array.length-1 ; i++) {

// 与前面两种方法不同的是此算法直接先假定每一趟排序的第i个数的数值最小，提取当前下标i，

// 方便每一趟排序与第i个数据进行交换

// 这样也更容易理解

int min = array[i];

int minIndex = i;

for (int j = 1 + i; j < array.length; j++) {

if (min > array[j] ){

// 说明假定的最小值并不是最小的，需要重置min,此时只需赋值，不需要交换

// 让其循环结束直到赋值到最小值

min = array[j];

minIndex = j;

}

}

// 将最小值放在arr[0],交换

if (minIndex != j) {

array[minIndex] = arr[j];

array[j] = min;

}

}

System.out.println(Arrays.toString(array));

}

}

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3.插入排序

假如有n个数，第一趟排序就是比较前两个数将它们排好(默认从小到大)，然后在来一个数比较他们三个再排好

可以理解为斗地主的摸牌，先摸了两张J和K，要把J放在K的前面，在摸一张6要放在J和K的前面，在摸一张10就要放在6和J之间，排摸完了就相当于排序结束

import java.util.Arrays;

public class InsertSortDemo01 {

public static void main(String[] args) {

int[] array = {5, 2, -1, 4, 7};

for (int i = 1; i < array.length; i++) {

// 与选择排序第三种类似,先定义一个待插入的数据和插入的位置,便于之后赋值

int insertVal = array[i];

// 为了将待插入的数插入到array[i]的前一个位置

int insertIndex = i - 1;

// 待插入的位置必须大于等于0,保证数组不越界

while (insertIndex >= 0 && insertVal < array[insertIndex]) {

// 直接赋值不用交换数据

array[insertIndex + 1] = array[insertIndex];

// 为了让第i个数与前面的数都进行比较然后赋值,前面有条件不用但不用担心数组越界

insertIndex--;

}

// insertIndex + 1 = i 说明第i轮已经有序

if (insertIndex + 1 != i) {

array[insertIndex + 1] = insertVal;

}

}

System.out.println(Arrays.toString(array));

}

}

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4.希尔排序

希尔排序相当于对插入排序进行优化，是一种缩小增量排序

希尔排序第一趟按照arraylength\2进行分组，每组分别进行直接插入排序，第二趟按照arraylength\2\2进行分组，每组分别进行直接插入排序,直到增量减至为一，整个文件恰好被分为一组

以下是两种不同的代码实现

import java.util.Arrays;

// 交换法，此实现方法速度是很慢，

// 因为插入排序比较之后直接移位，而此类方法一遇到逆序就会发生交换，

// 交换法与冒泡排序类似，不停的交换效率很低

public class ShellSortDemo02 {

public static void main(String[] args) {

int array[] = {10,9,2,-3,6,8,1,-6,-5,4};

int temp = 0;

for (int len = array.length/2; len > 0;len/=2) {

// 循环每一次分组

for (int i = len; i < array.length; i++) {

// 遍历各组的所有元素,有len组

for (int j = i - len; j >= 0; j -= len) {

if (array[j] > array[j + len]) {

temp = array[j];

array[j] = array[j + len];

array[j + len] = temp;

}

}

}

}

System.out.println(Arrays.toString(array));

}

}

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import java.util.Arrays;

public class ShellSortDemo03 {

// 对交换式的希尔排序进行优化,采用移位法

// 当需要插入的数是最小数时,后移的次数明显增多,所以使用分组插入排序会大大的提高效率

public static void main(String[] args) {

int[] array = {10, 9, 2, -3, 6, 8, 1, -6, -5, 4};

// 仍然使用增量len,并逐步缩小增量

for (int len = array.length / 2; len > 0; len /= 2) {

// 逐个对其所在的组进行直接插入排序

for (int i = len; i < array.length; i++) {

int j = i;

int temp = array[j];

if (array[j] < array[j - len]) {

while (j-len >= 0 && temp < array[j - len]) {

// 移动,与直接插入排序不同的是这个是间距len之间的数据移位,而直接插入排序是两两移位

array[j] = array[j - len];

j -=len;

}

// 当退出while循环后,就给temp找到了插入的位置

array[j] = temp;

}

}

}

System.out.println(Arrays.toString(array));

}

}

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快速排序是一种对冒泡排序的改进，第一趟排序以中间的一个数为基准，将数组中比他小的数放在此数的左边，比他大的数放在此数的右边，第二趟排序以第一趟排好的左右的中间一个数为基准，在分别重复上面操作

import java.util.Arrays;

public class QuickSortDemo01 {

public static void main(String[] args) {

int array[] = {10,9,2,-3,6,8,1,-6,-5,4};

quickSort(array,0,array.length-1);

System.out.println(Arrays.toString(array));

}

public static void quickSort(int a[],int l,int r){

if(l>=r)

return;

int i = l; int j = r; int key = a[(l+r)/2];

// 选择第一个数为key,我们数组中间的数为例

while(i

while(i=key)

// 从右向左找第一个小于key的值,找到了，j就前移

j--;

// 如果a[j]

if(i

a[i] = a[j];

i++;

}

while(i

// 从左向右找第一个大于key的值，找到了i就后移

i++;

// 如果a[i]>key值，a[i]会放到后面的a[j]同时j会前移

if(i

a[j] = a[i];

j--;

}

}

//i == j

a[i] = key;

quickSort(a, l, i-1);//递归调用

quickSort(a, i+1, r);//递归调用

}

}

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6.归并排序

归并算法的核心思想就是分解在合并，也就是分治，分解可以采用递归，设一个数组最右边的元素索引为low，最左边的元素的索引为height，中间元素索引为(low+height)/2,每一次分解可以发现当low==height的时候，整个数组被分解成每一个元素，合并就是将两个有序归并段归并为一个有序的归并段，直到有序为止

import java.util.Arrays;

public class MergeSortDemo01 {

//合并函数

public static void merge(int[] array,int low,int mid,int height){

int s1 = low;

int s2 = mid+1;

int[] ret = new int[height-low+1];

int i = 0;//表示ret数组的下标

while (s1<=mid && s2<=height){

if (array[s1]<=array[s2]){

ret[i++] = array[s1++];

}else{

ret[i++] = array[s2++];

}

}

while (s1<=mid){

ret[i++] = array[s1++];

}

while (s2<=height){

ret[i++] = array[s2++];

}

for (int j=0;j

array[low+j] = ret[j];

}

}

public static void mergeSort(int[]array,int low,int height){

if (low>=height){

return;

}

int mid = (low+height)/2;

mergeSort(array,low,mid);//递归分解左半部分

mergeSort(array,mid+1,height);//递归分解右半部本

merge(array,low,mid,height);//合并操作

}

public static void main(String[] args) {

int array[] = {10,9,2,-3,6,8,1,-6,-5,4};

System.out.println(Arrays.toString(array));

mergeSort(array,0,array.length-1);

System.out.println(Arrays.toString(array));

}

}

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7.基数排序

本质上是将整数按位数切割成不同的数字，然后按每个位数分别比较，基数排序又叫桶子法

定义10个编号为0~9一维数组，找到每个数的个位数分别放在对应编号的数组中，然后再将十位数取出分别放在对应编号的数组中，直到取到最高位就变为有序

基数排序是效率最高的稳定性排序法

import java.util.Arrays;

public class RadixSortDemo01 {

public static void main(String[] args) {

int array[] = {10, 99, 2, 457, 6, 83, 16, 96, 25, 48};

radixSort(array);

}

//基数排序算法

public static void radixSort(int[] arr) {

int max = arr[0];

// 假设第一个数是最大数

for (int i = 0; i < arr.length; i++) {

if (arr[i] > max) {

max = arr[i];

}

}

int maxLength = (max + " ").length();

// 定义一个二维数组，表示10个桶，每一个桶是一个一维数组用于存放数据

// 为了防止放入数的时候，数据溢出，则每个一维数组的大小定位arr.length

int[][] bucket = new int[10][arr.length];

// 为了记录每个桶中，实际存放了多少数据，我们定义一个一维数组，我们定义一个一维数组记录各个桶每次放入的数据个数

int[] bucketCounts = new int[10];

for (int k=0,n=1;k

for (int i = 0; i < arr.length; i++) {

// 取出每个元素的个位

int digitOfElement = arr[i] / n % 10;

// 放入到对应的桶中

bucket[digitOfElement][bucketCounts[digitOfElement]] = arr[i];

// 每放一个数据此桶的中的数据就要加一

bucketCounts[digitOfElement]++;

}

// 按照这个桶的顺序(一维数组的下标依次取出数据，放入原来数组)

int index = 0;

// 遍历每一个桶并将桶中数据放入原数组

for (int i = 0; i < bucketCounts.length; i++) {

// 如果桶中有数据我们才放入到原数组

if (bucketCounts[i] != 0) {

for (int j = 0; j < bucketCounts[i]; j++) {

// 取出元素放入到arr

arr[index++] = bucket[i][j];

}

}

// 第轮处理后需要将每一个bucketCounts[i] = 0;

bucketCounts[i] = 0;

}

System.out.println("第"+(k+1)+"轮排序 arr =" + Arrays.toString(arr));

}

}

}