几种常见的排序算法Java实现总结

public class MySort {
       final int MAX=20;
       int num[]=new int[MAX];
       {
           System.out.print("生成的随机数组是：");
           for(int i=0;i<20;i++){
               num[i]=(int)(Math.random()*100);
               System.out.print(num[i]+" ");
           }
           System.out.println();
       }

       int num2[]=new int[MAX]; //只用于合并排序法中
       {
           System.out.print("合并排序法需要使用的数组2是：");
           for(int i=0;i<20;i++){
               num2[i]=(int)(Math.random()*100);
               System.out.print(num2[i]+" ");
           }
           System.out.println();
       }

       int num3[]=new int[MAX+MAX]; //用于存放合并排序法中被合并排序好的数组

       public MySort(){
           selsort(num.clone());                           //选择排序法
           insort(num.clone());                            //插入排序法
           bubsort(num.clone());                        //冒泡排序法
           shellsort(num.clone());                        //希尔排序法
           shakersort(num.clone());                        //shake排序法
           heapsort(num.clone());                        //堆排序
           quicksort_one(num.clone());                    //快速排序法（一）
           quicksort_two(num.clone());                    //快速排序法（二）
           quicksort_three(num.clone());                //快速排序法（三）
           mergesort(num.clone(),num2.clone(),num3);    //合并排序法
           basesort(num.clone());                        //基数排序法
       }

       /*----------------------------选择排序法-------------------------------------------
              将要排序的对象分作两部份，一个是已排序的，一个是未排序的，从后端未排序部份选择一个最小值，并放入前端已排序部份的最后一个。
       -------------------------------------------------------------------------------*/
       public void selsort(int number[]) {
            int i, j, k, m, temp;
            long start,end;

            start=System.nanoTime();
            for(i = 0; i < MAX-1; i++) {
                m = i;
                for(j = i+1; j < MAX; j++){
                    if(number[j] < number[m]){
                     m = j;
                    }
                }
                if( i != m){
                    temp=number[i];
                    number[i]=number[m];
                    number[m]=temp;
                }
            }
            end=System.nanoTime();

            System.out.println("-----------------选择排序法------------------");
            System.out.print("排序后是:");
            for(i=0;i<=MAX-1;i++){
                System.out.print(number[i]+" ");
            }
            System.out.println();
            System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");
        }

       /*-------------------------插入排序法--------------------------------
                像是玩朴克一样，我们将牌分作两堆，每次从后面一堆的牌抽出最前端的牌，然后插入前面一堆牌的适当位置
       -----------------------------------------------------------------*/
       public void insort(int number[]){
            int i, j, k, temp;
            long start,end;

            start=System.nanoTime();
            for(j = 1; j < MAX; j++) {
                temp = number[j];
                i = j - 1;
                while(temp < number[i]) {
                    number[i+1] = number[i];
                    i--;
                    if(i == -1){
                        break;
                    }
                }
            number[i+1] = temp;
            }
            end=System.nanoTime();

            System.out.println("-----------------插入排序法------------------");
            System.out.print("排序后是:");
            for(i=0;i<=MAX-1;i++){
                System.out.print(number[i]+" ");
            }
            System.out.println();
            System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");
       }

       /*-----------------------------------------冒泡排序法----------------------------------------
                       顾名思义，就是排序时，最大的元素会如同气泡一样移至右端，其利用比较相邻元素的方法，将大的元素交换至右端，
              所以大的元素会不断的往右移动，直到适当的位置为止。
                      基本的气泡排序法可以利用旗标的方式稍微减少一些比较的时间，当寻访完阵列后都没有发生任何的交换动作，
             表示排序已经完成，而无需再进行之后的回圈比较与交换动作。
       ----------------------------------------------------------------------------------------*/
       public void bubsort(int number[]){
            int i, j, k, temp, flag = 1;
            long start,end;

            start=System.nanoTime();
            for(i = 0; i < MAX-1 && flag == 1; i++) {
                flag = 0;
                for(j = 0; j < MAX-i-1; j++) {
                    if(number[j+1] < number[j]) {
                        temp=number[j+1];
                        number[j+1]=number[j];
                        number[j]=temp;
                        flag = 1;
                    }
                }
            }
            end=System.nanoTime();

            System.out.println("-----------------冒泡排序法------------------");
            System.out.print("排序后是:");
            for(i=0;i<=MAX-1;i++){
                System.out.print(number[i]+" ");
            }
            System.out.println();
            System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");
       }

       /*--------------------------shell（希尔）排序法----------------------------
        Shell首先将间隔设定为n/2，然后跳跃进行插入排序，再来将间隔n/4，跳跃进行排序动作，再来
        间隔设定为n/8、n/16，直到间隔为1之后的最后一次排序终止，由于上一次的排序动作都会将
        固定间隔内的元素排序好，所以当间隔越来越小时，某些元素位于正确位置的机率越高，因此
        最后几次的排序动作将可以大幅减低。
        ---------------------------------------------------------------------*/
       public void shellsort(int number[]) {
            int i, j, k, gap, temp;
            long start,end;

            start=System.nanoTime();
            gap = MAX / 2;
               while(gap > 0) {
                   for(k = 0; k < gap; k++) {
                       for(i = k+gap; i < MAX; i+=gap) {
                           for(j = i - gap; j >= k; j-=gap) {
                               if(number[j] > number[j+gap]) {
                                   temp=number[j];
                                   number[j]=number[j+gap];
                                   number[j+gap]=temp;
                               }else{
                                   break;
                               }
                           }
                       }
                   }
                   gap /= 2;
               }
               end=System.nanoTime();

               System.out.println("-----------------shell(希尔)排序法（改进的插入排序法）------------------");
            System.out.print("排序后是:");
            for(i=0;i<=MAX-1;i++){
                System.out.print(number[i]+" ");
            }
            System.out.println();
            System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");
       }

       /*---------------------Shake排序法（改良的冒泡排序法）--------------------------
                  方法就在于气泡排序的双向进行，先让气泡排序由左向右进行，再来让气泡排序由右往左进行，
                  如此完成一次排序的动作，而您必须使用left与right两个旗标来记录左右两端已排序的元素位置。
        --------------------------------------------------------------------*/
       public void shakersort(int number[]) {
            int i, temp, left = 0, right = MAX - 1, shift = 0;
            long start,end;

            start=System.nanoTime();
            while(left < right) {
                // 向右進行氣泡排序
                for(i = left; i < right; i++) {
                    if(number[i] > number[i+1]) {
                        temp=number[i];
                        number[i]=number[i+1];
                        number[i+1]=temp;
                        shift = i;
                    }
                }
                right = shift;  

                // 向左進行氣泡排序
                for(i = right; i > left; i--) {
                    if(number[i] < number[i-1]) {
                        temp=number[i];
                        number[i]=number[i-1];
                        number[i-1]=temp;
                        shift = i;
                    }
                }
                left = shift;
            }
            end=System.nanoTime();

            System.out.println("-----------------shake排序法（改进的冒泡排序法）------------------");
            System.out.print("排序后是:");
            for(i=0;i<=MAX-1;i++){
                System.out.print(number[i]+" ");
            }
            System.out.println();
            System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");
        } 

       /*-----------------------heap排序（堆排序法--改进的选择排序）----------------------------
               利用堆积树的原理，先构造一个堆积树（看堆积树的定义，笔记本上有），然后将根节点与最后的叶子节点交换，并屏蔽掉最后一个叶子节点，
               然后再将未被屏蔽的部分重新构造堆积树，然后再重复上面的步骤，直到所有的数被按顺序排好。
        --------------------------------------------------------------------------------*/
       public void heapsort(int number[]) {
           int i, m, p, s, temp;
           long start,end;

           start=System.nanoTime();
           int number_temp[]=new int[MAX+1];
           for(int temp_i=1;temp_i<MAX+1;temp_i++){
               number_temp[temp_i]=number[temp_i-1];
           }
           createheap(number_temp);
           m = MAX;
           while(m > 1) {
               temp=number_temp[1];
               number_temp[1]=number_temp[m];
               number_temp[m]=temp;
               m--;
               p = 1;
               s = 2 * p;
               while(s <= m) {
                   if(s < m && number_temp[s+1] > number_temp[s])
                       s++;
                   if(number_temp[p] >= number_temp[s])
                       break;
                   temp=number_temp[p];
                   number_temp[p]=number_temp[s];
                   number_temp[s]=temp;
                   p = s;
                   s = 2 * p;
               }
           }
           for(int temp_j=1;temp_j<MAX+1;temp_j++){
               number[temp_j-1]=number_temp[temp_j];
           }
           end=System.nanoTime();

            System.out.println("-----------------heap排序（堆排序法--改进的选择排序）------------------");
            System.out.print("排序后是:");
            for(i=0;i<=MAX-1;i++){
                System.out.print(number[i]+" ");
            }
            System.out.println();
            System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");
       }

       //将原数组构造为从下标1开始的一个新数组，便于处理，同时将这个新数组构造为最初始的堆积树结构
       public void createheap(int number[]) {
           int i, s, p, temp;
           int heap[] = new int[MAX+1];
           for(i = 1; i <= MAX; i++) {
               heap[i] = number[i];
               s = i;
               p = i / 2;
               while(s >= 2 && heap[p] < heap[s]) {
                   temp=heap[p];
                   heap[p]=heap[s];
                   heap[s]=temp;
                   s = p;
                   p = s / 2;
               }
           }
           for(i = 1; i <= MAX; i++){
              number[i] = heap[i];
           }
       }

       /*-----------------------快速排序法（一）---------------------------------------------
        这边所介绍的快速演算如下：将最左边的数设定为轴，并记录其值为s
        廻圈处理：
        令索引i 从数列左方往右方找，直到找到大于s 的数
        令索引j 从数列左右方往左方找，直到找到小于s 的数
        如果i >= j，则离开回圈
        如果i < j，则交换索引i与j两处的值
        将左侧的轴与j 进行交换
        对轴左边进行递回
        对轴右边进行递回
        --------------------------------------------------------------------------------*/
       public void quicksort_one(int number[]){
           long start,end;

           start=System.nanoTime();
           quicksort_1(number,0,MAX-1);
           end=System.nanoTime();

            System.out.println("-----------------快速排序法（ 一 ）------------------");
            System.out.print("排序后是:");
            for(int i=0;i<=MAX-1;i++){
                System.out.print(number[i]+" ");
            }
            System.out.println();
            System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");

       }

       public void quicksort_1(int number[],int left,int right) {
           int i, j, s, temp;
           if(left < right) {
               s = number[left];
               i = left;
               j = right + 1;
               while(true) {
                   // 向右找
                   while(i + 1 < number.length && number[++i] < s) ;
                   // 向左找
                   while(j -1 > -1 && number[--j] > s) ;
                   if(i >= j)
                       break;
                   temp=number[i];
                   number[i]=number[j];
                   number[j]=temp;
               }
           number[left] = number[j];
           number[j] = s;
           quicksort_1(number, left, j-1); // 对左边进行递回
           quicksort_1(number, j+1, right); // 对右边进行递回
           }
       }

       /*-----------------------快速排序法（二）---------------------------------------------
        在这个例子中，取中间的元素s作比较，同样的先得右找比s大的索引i，然后找比s小的
        索引j，只要两边的索引还没有交会，就交换i 与j 的元素值，这次不用再进行轴的交换了，
        因为在寻找交换的过程中，轴位置的元素也会参与交换的动作，例如：
        41 24 76 11 45 64 21 69 19 36
        首先left为0，right为9，(left+right)/2 = 4（取整数的商），所以轴为索引4的位置，比较的元素是
        45，您往右找比45大的，往左找比45小的进行交换：
        41 24 76* 11 [45] 64 21 69 19 *36
        41 24 36 11 45* 64 21 69 19* 76
        41 24 36 11 19 64* 21* 69 45 76
       [41 24 36 11 19 21] [64 69 45 76]
        完成以上之后，再初别对左边括号与右边括号的部份进行递回，如此就可以完成排序的目的。
       --------------------------------------------------------------------------------*/
       public void quicksort_two(int number[]){
           long start,end;

           start=System.nanoTime();
           quicksort_2(number,0,MAX-1);
           end=System.nanoTime();

            System.out.println("-----------------快速排序法（ 二 ）------------------");
            System.out.print("排序后是:");
            for(int i=0;i<=MAX-1;i++){
                System.out.print(number[i]+" ");
            }
            System.out.println();
            System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");
       }

       public void quicksort_2(int number[], int left, int right) {
           int i, j, s, temp;
           if(left < right) {
               s = number[(left+right)/2];
               i = left - 1;
               j = right + 1;
               while(true) {
                   while(number[++i] < s) ; // 向右找
                   while(number[--j] > s) ; // 向左找
                   if(i >= j)
                       break;
                   temp=number[i];
                   number[i]=number[j];
                   number[j]=temp;
               }
           quicksort_2(number, left, i-1); // 对左边进行递回
           quicksort_2(number, j+1, right); // 对右边进行递回
           }
       }

       /*-----------------------快速排序法（三）---------------------------------------------
                先说明这个快速排序法的概念，它以最右边的值s作比较的标准，将整个数列分为三个部份，
        一个是小于s的部份，一个是大于s的部份，一个是未处理的部份，如下所示：
                i            j
        --------|-----------|----------|s
            小于s        大于s            未处理
        在排序的过程中，i 与j 都会不断的往右进行比较与交换，最后数列会变为以下的状态：
        -------------|-----------------|s
            小于s                大于s
        然后将s的值置于中间，接下来就以相同的步骤会左右两边的数列进行排序的动作，如下所示：
        -------------|s|---------------
               小于s                大于s
        然后采用递归的方法重复上面的步骤，就可以实现排序了。
       --------------------------------------------------------------------------------*/
       public void quicksort_three(int number[]){
           long start,end;

           start=System.nanoTime();
           quicksort_3(number,0,MAX-1);
           end=System.nanoTime();

            System.out.println("-----------------快速排序法（ 三 ）------------------");
            System.out.print("排序后是:");
            for(int i=0;i<=MAX-1;i++){
                System.out.print(number[i]+" ");
            }
            System.out.println();
            System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");

       }

       public int partition(int number[], int left, int right) {
           int i, j, s, temp;
           s = number[right];
           i = left - 1;
           for(j = left; j < right; j++) {
               if(number[j] <= s) {
                   i++;
                   temp=number[i];
                   number[i]=number[j];
                   number[j]=temp;
               }
           }
           temp=number[i+1];
           number[i+1]=number[right];
           number[right]=temp;
           return i+1;
       }

       public void quicksort_3(int number[], int left, int right) {
           int q;
           if(left < right) {
               q = partition(number, left, right);
               quicksort_3(number, left, q-1);
               quicksort_3(number, q+1, right);
           }
       }

       /*-----------------------合并排序法---------------------------------------------
                 合并排序法基本是将两笔已排序的资料合并并进行排序，如果所读入的资料尚未排序，
                 可以先利用其它的排序方式来处理这两笔资料，然后再将排序好的这两笔资料合并。
                 合并排序法中用到了  快速排序法（三）
       --------------------------------------------------------------------------------*/

       public void mergesort(int number1[],int number2[],int number3[]){
           long start,end;

           start=System.nanoTime();
           quicksort_3(number1,0,MAX-1);
           quicksort_3(number2,0,MAX-1);
           mergesort_merge(number1,MAX,number2,MAX,number3);
           end=System.nanoTime();

           System.out.println("-----------------合并排序法------------------");
           System.out.print("排序后是:");
           for(int i=0;i<=MAX+MAX-1;i++){
                System.out.print(number3[i]+" ");
           }
           System.out.println();
           System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");
       }

       public void mergesort_merge(int number1[], int M, int number2[], int N, int number3[]) {
           int i = 0, j = 0, k = 0;
           while(i < M && j < N) {
               if(number1[i] <= number2[j]){
                   number3[k++] = number1[i++];
               }else{
                   number3[k++] = number2[j++];
               }
           }
           while(i < M){
               number3[k++] = number1[i++];
           }
           while(j < N){
               number3[k++] = number2[j++];
           }
       }

       /*-----------------------基数排序法---------------------------------------------
                基数排序的方式可以采用LSD（Least sgnificant digital）或MSD（Most sgnificant digital），
        LSD的排序方式由键值的最右边开始，而MSD则相反，由键值的最左边开始。
        以LSD为例，假设原来有一串数值如下所示：
        73, 22, 93, 43, 55, 14, 28, 65, 39, 81
        首先根据个位数的数值，在走访数值时将它们分配至编号0到9的桶子中：
        0    1    2    3    4    5    6    7    8    9
            81                65                39
                    43    14    55            28
                    93
                22    73
        接下来将这些桶子中的数值重新串接起来，成为以下的数列：
        81, 22, 73, 93, 43, 14, 55, 65, 28, 39
        接着再进行一次分配，这次是根据十位数来分配：
        接下来将这些桶子中的数值重新串接起来，成为以下的数列：
        0    1    2    3    4    5    6    7    8    9
                28    39
            14    22        43    55    65    73    81    93
        14, 22, 28, 39, 43, 55, 65, 73, 81, 93
        这时候整个数列已经排序完毕；如果排序的对象有三位数以上，则持续进行以上的动作直至最
        高位数为止。
        LSD的基数排序适用于位数小的数列，如果位数多的话，使用MSD的效率会比较好，MSD的方
        式恰与LSD相反，是由高位数为基底开始进行分配，其他的演算方式则都相同。
       --------------------------------------------------------------------------------*/
       public void basesort(int number[]){
           int temp[][] = new int[MAX][MAX];
           int order[] = new int[MAX];
           int i, j, k, n, lsd;
           long start,end;
           k = 0;
           n = 1;

           start=System.nanoTime();
           while(n <= 10) {
               for(i = 0; i < MAX; i++) {
                   lsd = ((number[i] / n) % 10);
                   temp[lsd][order[lsd]] = number[i];
                   order[lsd]++;
               }
               //重新排列
               for(i = 0; i < MAX; i++) {
                   if(order[i] != 0)
                       for(j = 0; j < order[i]; j++) {
                           number[k] = temp[i][j];
                           k++;
                       }
                   order[i] = 0;
               }
               n *= 10;
               k = 0;
            }
           end=System.nanoTime();

           System.out.println("-----------------基数排序法------------------");
           System.out.print("排序后是:");
           for(int ii=0;ii<=MAX-1;ii++){
                System.out.print(number[ii]+" ");
           }
           System.out.println();
           System.out.println("排序使用时间："+(end-start)+" ns");
       }

       public static void main(String[] args){
           System.out.println("以下的测试时间仅供参考...");
           new MySort();
       }

    }