8大排序算法的java实现--做个人收藏

排序算法分为内部排序和外部排序，内部排序是数据记录在内存中进行排序，而外部排序是因为数据量太大，一次不能容纳全部的排序记录，在排序过程中需要访问外存。这里只讨论内部排序，常见的内部排序算法有：插入排序、希尔排序、选择排序、堆排序、冒泡排序、快速排序、归并排序、及基数排序。

1、插入排序

插入排序是一种最简单直观的排序算法，它的工作原理是通过构建有序序列，对于未排序的数据，在已排序序列中从后往前扫描，找到相应位置并插入。算法步骤如下：

• 将第一个待排序序列第一个元素看做一个有序序列，把第二个元素到最后一个元素当成未排序序列；
• 从头到尾一次扫描未排序序列，将扫描到的每个元素插入有序序列的适当位置，即满足有序的顺序，若相等，则插入到这个相等元素的后面。

插入排序java代码：

 public class InsertSort {
     public static void insertSort(int []data){
         for(int i=0;i<data.length-1;i++){
             int temp=data[i+1];
             int j=i;
             while(j>-1&&data[j]>temp){
                 data[j+1]=data[j];
                 j--;
             }
             data[j+1]=temp;
         }
     }
     public static void main(String[] args) {
         // TODO Auto-generated method stub
         int data[]=new int[]{12,5,44,11,50,9};
         insertSort(data);
         for(int i:data){
             System.out.println(i);
         }
     }

 }

2、希尔排序

希尔排序也称为递减增量排序算法，是插入排序的一种改进，其思想是：先将整个待排序的序列分割成若干子序列分别进行直接插入排序，待整个序列中的记录“基本有序”时，再对全体记录进行依次直接插入排序。算法步骤如下：

• 选择一个增量序列t1,t2,...,tk，其中ti>tj，tk=1；
• 增量序列个数为k，对序列进行k趟插入排序;
• 每趟排序，根据对应的增量ti，将待排序序列分割成若干长度为m得子序列，然后对各子序列进行直接插入排序，当ti为1时，是对“基本有序”的整个序列排序。

希尔排序实现：

 public class SellSort {
     public static void sellSort(int []data){
         int []step=new int[]{6,3,1};
         int i,j,k;
         for(int s:step){
             for(i=0;i<s;i++){
                 for(j=i;j<data.length-s;j+=s){
                     k=j;
                     int temp=data[j+s];
                     while(k>-1&&data[k]>temp){
                         data[k+s]=data[k];
                         k-=s;
                     }
                     data[k+s]=temp;
                 }
             }
         }
     }
     public static void main(String[] args) {
         // TODO Auto-generated method stub
         int []data=new int[]{12,5,44,11,50,9,23,32};
         sellSort(data);
         for(int i:data){
             System.out.println(i);
         }
     }

 }

3、选择排序

选择排序是一种简单直观的排序算法，基本思想是：对待排序序列进行扫描，每次找到最小（大）的元素，然后和未排序序列的首元素进行交换，直到所有的待排序序列都是有序的为止。算法步骤如下：

• 首先在未排序序列中找到最小（大）元素，存放到排序序列的起始位置；
• 再从剩余未排序序列中继续寻找最小（大）元素，然后放到已排序序列的末尾；
• 重复第二步，直到所有元素排序完毕。

选择排序实现代码：

 public class SelectSort {

     public static void selectSort(int []data){
         for(int i=0;i<data.length;i++){
             int minIndex=i;//每次记录值最小的下标
             int temp;
             for(int j=i+1;j<data.length;j++){
                 if(data[j]<data[minIndex]) minIndex=j;
             }
             temp=data[i];
             data[i]=data[minIndex];
             data[minIndex]=temp;
         }
     }
     public static void main(String[] args) {
         // TODO Auto-generated method stub
         int []data=new int[]{12,5,44,11,50,9};
         selectSort(data);
         for(int i:data){
             System.out.println(i);
         }
     }

 }

4、堆排序

堆排序是利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法。这个堆所满足的性质是：子结点的键值总是不小于（不大于）它的父结点。算法基本步骤如下：

• 把未排序序列创建成为一个堆；
• 把堆首（为最大（小）值）和堆尾互换；
• 堆的规模减1，调整堆；
• 重复，直到所有元素排序完成。

堆排序实现：

 public class HeapSort {
     //初始化数组为最大堆
     private static void initCreateHeap(int []data){
         for(int i=data.length/2-1;i>=0;i--){
             adjHeap(data,data.length,i);
         }
     }
     //调整结点data[h],使之满足最大堆，n为data中剩余未排序的元素的个数
     private static void adjHeap(int []data,int n,int h){
         int i=h;
         int l=2*i+1;
         int temp=data[i];
         boolean flag=true;
         while(l<n&&flag){
             if(l+1<n&&data[l]<data[l+1]) l++;
             if(temp>data[l]){
                 flag=false;
             }else{
                 data[i]=data[l];
                 data[l]=temp;
                 i=l;
                 l=2*i+1;
             }
         }
     }
     public static void heapSort(int []data){
         initCreateHeap(data);
         for(int i=data.length-1;i>0;i--){
             int temp=data[i];
             data[i]=data[0];
             data[0]=temp;
             adjHeap(data,i,0);
         }
     }
     public static void main(String[] args) {
         // TODO Auto-generated method stub
         int []data=new int[]{12,5,44,11,50,9,23,32};
         heapSort(data);
         for(int i:data){
             System.out.println(i);
         }
     }

 }

5、冒泡排序

冒泡排序的基本思想是遍历未排序序列，把相邻的元素调整为有序，这样每次都会有最大（小）的元素出现在未排序序列的末尾，就跟冒泡泡一样，把这些元素有序地排出来了。算法步骤：

• 比较相邻的元素。如果不满足有序序列，就交换它们；
• 对每一对相邻元素都做同样的工作，从头到尾，最后末尾元素会是最大的数；
• 未排序的元素个数减1，重复以上工作。

算法实现代码：

 public class BubbleSort {
     public static void bubbleSort(int []data){
         boolean flag=false;//标志位，如果有序可以提前结束循环
         for(int i=0;i<data.length;i++){
             if(flag) break;
             flag=true;
             for(int j=0;j<data.length-1-i;j++){
                 if(data[j]>data[j+1]){
                     int temp=data[j];
                     data[j]=data[j+1];
                     data[j+1]=temp;
                     flag=false;
                 }
             }
         }
     }
     public static void main(String[] args) {
         // TODO Auto-generated method stub
         int []data=new int[]{12,5,44,11,50,9};
         bubbleSort(data);
         for(int i:data){
             System.out.println(i);
         }
     }

 }

6、快速排序

快速排序的算法使用分治的策略来进行排序的，对于按从小到大的排序具体的实现步骤如下：

• 从数据序列中选出一个元素当基准
• 把比基准小的所有元素放到基准之前，把所有比基准大的元素放到基准之后，这样就把序列划分为以基准为分界的两个分区，基准之前分区的所有元素都比基准小，基准之后的分区的所有元素都比基准大；
• 两个分区递归的重复以上步骤，直到分区的元素个数小于1。

快速排序实现;

 public class QuickSort {
     public static void quickSort(int []data,int s,int e){
         int i=s,j=e;
         int temp=data[s];
         while(i<j){
             while(i<j){
                 if(data[j]<temp) {
                     data[i]=data[j];
                     i++;
                     break;
                 }
                 j--;
             }
             while(i<j){
                 if(data[i]>temp) {
                     data[j]=data[i];
                     j--;
                     break;
                     }
                 i++;
                 }
         }
         data[i]=temp;
         if(s<i)quickSort(data,s,i-1);
         if(j<e)quickSort(data,j+1,e);
     }
     public static void main(String[] args) {
         // TODO Auto-generated method stub
         int []data=new int[]{12,5,44,11,50,9};
         quickSort(data,0,data.length-1);
         for(int i:data){
             System.out.println(i);
         }
     }

 }

7、归并排序

归并排序是建立在归并操作上的一种有效的排序算法，也在采用分治的策略，算法步骤如下;

• 申请空间，使其大小为两个有序序列的和，该空间用来存放合并后的序列；
• 设定指针分别指向有序序列的起始位置；
• 比较两个指针所指向的元素，选择适当的加入合并空间，并移动指针；
• 重复第3步，直到某一指针到达序列尾；
• 将另一序列剩下的元素直接复制到合并序列末尾。

归并算法实现代码：

 public class MergeSort {
     //一次归并，k为归并子数组的长度，temp保存归并的中间结果
     private static void merge(int []data,int []temp,int k){
         int l1=0,l2,u1,u2;
         int n=data.length;
         int i,j,m=0;

         while(l1+k<=n-1){
             u1=l1+k-1;
             l2=u1+1;
             u2=(l2+k>n)?n-1:l2+k-1;

             for(i=l1,j=l2;i<=u1&&j<=u2;){
                 if(data[i]<data[j]){
                     temp[m++]=data[i++];
                 }else{
                     temp[m++]=data[j++];
                 }
             }
             //若子数组1还有剩余的数据，则直接加入temp数组
             while(i<=u1){
                 temp[m++]=data[i++];
             }
             //若子数组2还有剩余的数据，则直接加入temp数组
             while(j<=u2){
                 temp[m++]=data[j++];
             }
             l1=u2+1;
         }
         //将剩余的只够一组的数据加进来
         for(i=l1;i<n;){
             temp[m++]=data[i++];
         }

     }
     public static void mergeSort(int []data){
         int []temp=new int[data.length];
         int k=1;
         while(k<data.length){
             merge(data,temp,k);
             for(int j=0;j<data.length;j++) data[j]=temp[j];
             k*=2;
         }

     }
     public static void main(String[] args) {
         // TODO Auto-generated method stub
         int []data=new int[]{12,5,44,11,50,9,23,32,27};
         mergeSort(data);
         for(int i:data){
             System.out.println(i);
         }
     }

 }

8、基数排序

基数排序也叫做桶排序，是一种非比较型的整数排序算法，基本思想是将整数按位切割成不同的数字，然后放到不同的桶里面，然后根据桶的规则有序输出。实现步骤如下：

• 初始化d个桶，d为序列中数字的进制；
• 按照关键字最低位数值依次放入桶中，然后分别按照桶号顺序元素进桶先后次序收集数据元素，这样就得到一个新的排列，这个过程称为一次基数排序；
• 然后分别按照次地位直到最高位的顺序进行一次基数排序，进行m次基数排序后就会得到有序序列，这里的m是整数序列的最高位数。

基数排序代码：

 public class RadixSort {
     private static void radixSort(int []data,int m,int d){
         int i,j,k,power=1;
         int n=data.length;
         Queue []q=new LinkedList[d];

         //初始化队列数组
         for(i=0;i<d;i++){
             q[i]=new LinkedList();
         }
         //进行m次桶排序
         for(i=0;i<m;i++){
             for(j=0;j<n;j++){
                 k=data[j]/power-(data[j]/(power*d))*d;//取得每个数第i位的值
                 q[k].add(data[j]);
             }
             for(k=0,j=0;j<d;j++){
                 while(!q[j].isEmpty()){
                     data[k++]=(Integer)q[j].remove();
                 }
             }
             power*=d;
         }
     }

     public static void main(String[] args) {
         // TODO Auto-generated method stub
         int []data=new int[]{710,841,342,45,686,6,429,134,68,264};
         int m=3,d=10;//关键字是m位d进制的
         radixSort(data,m,d);
         for(int i:data){
             System.out.println(i);
         }
     }

 }

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以上排序算法归纳：