▶ 书中第二章部分程序,加上自己补充的代码,包括插入排序,选择排序,Shell 排序

● 插入排序

 package package01;

 import java.util.Comparator;
import edu.princeton.cs.algs4.StdIn;
import edu.princeton.cs.algs4.StdOut; public class class01
{
private class01() { } public static void sort(Comparable[] a) // 插入排序
{
int n = a.length;
for (int i = 0; i < n; i++)
{
for (int j = i; j > 0 && less(a[j], a[j - 1]); j--)
{
exch(a, j, j - 1);
}
//assert isSorted(a, 0, i); // 检验是否正确排序
}
//assert isSorted(a);
} public static void sort(Comparable[] a, int lo, int hi) // 部分插入排序
{
for (int i = lo; i < hi; i++)
{
for (int j = i; j > lo && less(a[j], a[j - 1]); j--)
{
exch(a, j, j - 1);
}
}
//assert isSorted(a, lo, hi);
} public static void sort(Object[] a, Comparator comparator) // 自定义比较运算的插入排序
{
int n = a.length;
for (int i = 0; i < n; i++)
{
for (int j = i; j > 0 && less(a[j], a[j - 1], comparator); j--)
{
exch(a, j, j - 1);
}
//assert isSorted(a, 0, i, comparator);
}
//assert isSorted(a, comparator);
} public static void sort(Object[] a, int lo, int hi, Comparator comparator) // 自定义比较运算的部分插入排序
{
for (int i = lo; i < hi; i++)
{
for (int j = i; j > lo && less(a[j], a[j - 1], comparator); j--)
{
exch(a, j, j - 1);
}
}
//assert isSorted(a, lo, hi, comparator);
} public static void sort2(Comparable[] a) // 改良版本,不使用逐两元交换,而是位移 - 赋值方法
{
int n = a.length;
boolean exchanges = false;
for (int i = n - 1; i > 0; i--) // 倒着扫描一遍,将最小元素放到开头,并统计倒序
{
if (less(a[i], a[i - 1]))
{
exch(a, i, i - 1);
exchanges = true;
}
}
if (exchanges == false) // 如果没有交换,说明已经排好序了
return; for (int i = 2; i < n; i++) // 正常的排序,从第 3 元素开始
{
Comparable v = a[i];
int j = i;
for (; less(v, a[j - 1]); j--)
a[j] = a[j - 1];
a[j] = v;
}
//assert isSorted(a);
} public static void sort3(Comparable[] a) // 改良版本,使用二分搜索寻找插入位置,减少判断次数
{
int n = a.length;
for (int i = 1; i < n; i++)
{
Comparable v = a[i];
int lo = 0, hi = i;
for (; lo < hi;)
{
int mid = lo + (hi - lo) / 2;
if (less(v, a[mid])) // 左边强调整,右边弱调整
hi = mid;
else
lo = mid + 1;
} for (int j = i; j > lo; --j) // 用前面的位移 - 赋值方法
a[j] = a[j - 1];
a[lo] = v;
}
//assert isSorted(a);
} public static int[] indexSort(Comparable[] a) // 给定数组 a 及其排序后的数组 a',对于任意 0 ≤ i ≤ a.length - 1,
{ // a'[i] == a[index[i]],即 a 排序后第 i 位的值可用 a 和 index 来查找
int n = a.length;
int[] index = new int[n];
for (int i = 0; i < n; i++)
index[i] = i; for (int i = 0; i < n; i++)
for (int j = i; j > 0 && less(a[index[j]], a[index[j - 1]]); j--)
exch(index, j, j - 1);
return index;
} private static boolean less(Comparable v, Comparable w) // v < w ?
{
return v.compareTo(w) < 0;
} private static boolean less(Object v, Object w, Comparator comparator) // v < w ?
{
return comparator.compare(v, w) < 0;
} private static void exch(Object[] a, int i, int j) // 交换
{
Object swap = a[i];
a[i] = a[j];
a[j] = swap;
} private static void exch(int[] a, int i, int j) // 间接交换,用于 indexSort
{
int swap = a[i];
a[i] = a[j];
a[j] = swap;
} // 检验是否完成排序的辅助函数,4 个
private static boolean isSorted(Comparable[] a)
{
return isSorted(a, 0, a.length);
} private static boolean isSorted(Comparable[] a, int lo, int hi)
{
for (int i = lo + 1; i < hi; i++)
{
if (less(a[i], a[i - 1]))
return false;
}
return true;
} private static boolean isSorted(Object[] a, Comparator comparator)
{
return isSorted(a, 0, a.length, comparator);
} private static boolean isSorted(Object[] a, int lo, int hi, Comparator comparator)
{
for (int i = lo + 1; i < hi; i++)
{
if (less(a[i], a[i - 1], comparator))
return false;
}
return true;
} private static void show(Comparable[] a) // 输出结果
{
for (int i = 0; i < a.length; i++)
StdOut.println(a[i]);
} public static void main(String[] args)
{
String[] a = StdIn.readAllStrings();
int[] index = class01.indexSort(a); class01.sort(a); show(a);
for (int i = 0; i<a.length; i++)
StdOut.println(index[i]);
}
}

● 选择排序,结构类似前面的插入排序,删掉了检查等辅助函数

 package package01;

 import java.util.Comparator;
import edu.princeton.cs.algs4.StdIn;
import edu.princeton.cs.algs4.StdOut; public class class01
{
private class01() {} public static void sort(Comparable[] a)
{
int n = a.length;
for (int i = 0; i < n; i++)
{
int min = i;
for (int j = i + 1; j < n; j++)
{
if (less(a[j], a[min]))
min = j;
}
exch(a, i, min);
}
} public static void sort(Object[] a, Comparator comparator)
{
int n = a.length;
for (int i = 0; i < n; i++)
{
int min = i;
for (int j = i + 1; j < n; j++)
{
if (less(a[j], a[min], comparator))
min = j;
}
exch(a, i, min);
}
} private static boolean less(Comparable v, Comparable w)
{
return v.compareTo(w) < 0;
} private static boolean less(Object v, Object w, Comparator comparator)
{
return comparator.compare(v, w) < 0;
} private static void exch(Object[] a, int i, int j)
{
Object swap = a[i];
a[i] = a[j];
a[j] = swap;
} private static void show(Comparable[] a)
{
for (int i = 0; i < a.length; i++)
StdOut.println(a[i]);
} public static void main(String[] args)
{
String[] a = StdIn.readAllStrings(); class01.sort(a); show(a);
}
}

● Shell 排序

 package package01;

 import edu.princeton.cs.algs4.StdIn;
import edu.princeton.cs.algs4.StdOut; public class class01
{
private class01() {} public static void sort(Comparable[] a)
{
int n = a.length, h = 1;
for (; h < n / 3; h = 3 * h + 1); // a[n+1] = 3 * a[n] + 1 : 1, 4, 13, 40, 121, 364, 1093, ...
for (; h >= 1; h /= 3) // 使用 h 递增序列来逐步排序
{
for (int i = h; i < n; i++)
{
for (int j = i; j >= h && less(a[j], a[j - h]); j -= h)
exch(a, j, j - h);
}
//assert isHsorted(a, h);
}
//assert isSorted(a);
} private static boolean less(Comparable v, Comparable w)
{
return v.compareTo(w) < 0;
} private static void exch(Object[] a, int i, int j)
{
Object swap = a[i];
a[i] = a[j];
a[j] = swap;
} private static boolean isHsorted(Comparable[] a, int h) // 检查函数与前面不同,保留
{
for (int i = h; i < a.length; i++)
{
if (less(a[i], a[i - h]))
return false;
}
return true;
} private static boolean isSorted(Comparable[] a)
{
for (int i = 1; i < a.length; i++)
if (less(a[i], a[i - 1])) return false;
return true;
} private static void show(Comparable[] a)
{
for (int i = 0; i < a.length; i++)
StdOut.println(a[i]);
} public static void main(String[] args)
{
String[] a = StdIn.readAllStrings(); class01.sort(a); show(a);
}
}

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