java程序员必知的8大排序

先来看看8种排序之间的关系：

1，  直接插入排序

（1）基本思想：在要排序的一组数中，假设前面(n-1) [n>=2] 个数已经是排

好顺序的，现在要把第n个数插到前面的有序数中，使得这n个数

也是排好顺序的。如此反复循环，直到全部排好顺序。

（2）实例

（3）用java实现

     public static int[] insertSort(int a[]) {
         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]; //将大于temp的值整体后移一个单位
             }
             a[j + 1] = temp;
         }
         return a;
     }

2，  希尔排序（最小增量排序）

（1）基本思想：算法先将要排序的一组数按某个增量d（n/2,n为要排序数的个数）分成若干组，每组中记录的下标相差d.对每组中全部元素进行直接插入排序，然后再用一个较小的增量（d/2）对它进行分组，在每组中再进行直接插入排序。当增量减到1时，进行直接插入排序后，排序完成。

（2）实例：

（3）用java实现

    public static int[] shellSort(int a[]) {
        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;
        }
        return a;
    }

3.简单选择排序

（1）基本思想：在要排序的一组数中，选出最小的一个数与第一个位置的数交换；

然后在剩下的数当中再找最小的与第二个位置的数交换，如此循环到倒数第二个数和最后一个数比较为止。

（2）实例：

（3）用Java实现

    public static int[] selectSort(int a[]) {
        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;
        }
        return a;
    }

4，堆排序

（1）基本思想：堆排序是一种树形选择排序，是对直接选择排序的有效改进。

堆的定义如下：具有n个元素的序列（h1,h2,...,hn),当且仅当满足（hi>=h2i,hi>=2i+1）或（hi<=h2i,hi<=2i+1）(i=1,2,...,n/2)时称之为堆。在这里只讨论满足前者条件的堆。由堆的定义可以看出，堆顶元素（即第一个元素）必为最大项（大顶堆）。完全二叉树可以很直观地表示堆的结构。堆顶为根，其它为左子树、右子树。初始时把要排序的数的序列看作是一棵顺序存储的二叉树，调整它们的存储序，使之成为一个堆，这时堆的根节点的数最大。然后将根节点与堆的最后一个节点交换。然后对前面(n-1)个数重新调整使之成为堆。依此类推，直到只有两个节点的堆，并对它们作交换，最后得到有n个节点的有序序列。从算法描述来看，堆排序需要两个过程，一是建立堆，二是堆顶与堆的最后一个元素交换位置。所以堆排序有两个函数组成。一是建堆的渗透函数，二是反复调用渗透函数实现排序的函数。

（2）实例：

初始序列：46,79,56,38,40,84

建堆：

交换，从堆中踢出最大数

剩余结点再建堆，再交换踢出最大数

依次类推：最后堆中剩余的最后两个结点交换，踢出一个，排序完成。

（3）用java实现

public static void heapSort(int[] a) {
        int arrayLength = a.length;
        //循环建堆
        for (int i = 0; i < arrayLength - 1; i++) {
            //建堆
            buildMaxHeap(a, arrayLength - 1 - i);
            //交换堆顶和最后一个元素
            swap(a, 0, arrayLength - 1 - i);
        }
    }

    private static void swap(int[] data, int i, int j) {
        int tmp = data[i];
        data[i] = data[j];
        data[j] = tmp;
    }
    //对data数组从0到lastIndex建大顶堆  

    private static void buildMaxHeap(int[] data, int lastIndex) {
        //从lastIndex处节点（最后一个节点）的父节点开始
        for (int i = (lastIndex - 1) / 2; i >= 0; i--) {
            //k保存正在判断的节点
            int k = i;
            //如果当前k节点的子节点存在
            while (k * 2 + 1 <= lastIndex) {
                //k节点的左子节点的索引
                int biggerIndex = 2 * k + 1;
                //如果biggerIndex小于lastIndex，即biggerIndex+1代表的k节点的右子节点存在
                if (biggerIndex < lastIndex) {
                    //若果右子节点的值较大
                    if (data[biggerIndex] < data[biggerIndex + 1]) {
                        //biggerIndex总是记录较大子节点的索引
                        biggerIndex++;
                    }
                }
                //如果k节点的值小于其较大的子节点的值
                if (data[k] < data[biggerIndex]) {
                    //交换他们
                    swap(data, k, biggerIndex);
                    //将biggerIndex赋予k，开始while循环的下一次循环，重新保证k节点的值大于其左右子节点的值
                    k = biggerIndex;
                } else {
                    break;
                }
            }
        }
    }

5.冒泡排序

（1）基本思想：在要排序的一组数中，对当前还未排好序的范围内的全部数，自上而下对相邻的两个数依次进行比较和调整，让较大的数往下沉，较小的往上冒。即：每当两相邻的数比较后发现它们的排序与排序要求相反时，就将它们互换。

（2）实例：

（3）用Java实现

    public static int[] bubbleSort(int a[]) {
        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;
                }
            }
        }
        return a;
    }

6.快速排序

（1）基本思想：选择一个基准元素,通常选择第一个元素或者最后一个元素,通过一趟扫描，将待排序列分成两部分,一部分比基准元素小,一部分大于等于基准元素,此时基准元素在其排好序后的正确位置,然后再用同样的方法递归地排序划分的两部分。

（2）实例：

（3）用java实现

public static int getMiddle(int[] list, int low, int high) {
        int tmp = list[low]; //数组的第一个作为中轴
        while (low < high) {
            while (low < high && list[high] >= tmp) {
                high--;
            }
            list[low] = list[high]; //比中轴小的记录移到低端
            while (low < high && list[low] <= tmp) {
                low++;
            }
            list[high] = list[low]; //比中轴大的记录移到高端
        }
        list[low] = tmp; //中轴记录到尾
        return low; //返回中轴的位置
    }

    public static void _quickSort(int[] list, int low, int high) {
        if (low < high) {
            int middle = getMiddle(list, low, high); //将list数组进行一分为二
            _quickSort(list, low, middle - 1); //对低字表进行递归排序
            _quickSort(list, middle + 1, high); //对高字表进行递归排序
        }
    }

    public static void quickSort(int[] a2) {
        if (a2.length > 0) { //查看数组是否为空
            _quickSort(a2, 0, a2.length - 1);
        }
    }

7、归并排序

（1）基本排序：归并（Merge）排序法是将两个（或两个以上）有序表合并成一个新的有序表，即把待排序序列分为若干个子序列，每个子序列是有序的。然后再把有序子序列合并为整体有序序列。

（2）实例：

（3）用Java实现

public static void mergingSor(int[] a) {
        _mergingSor(a, 0, a.length - 1);
    }

    public static void _mergingSor(int[] data, int left, int right) {
        if (left < right) {
            //找出中间索引
            int center = (left + right) / 2;
            //对左边数组进行递归
            _mergingSor(data, left, center);
            //对右边数组进行递归
            _mergingSor(data, center + 1, right);
            //合并
            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记录中间数组的索引
        int third = left;
        int tmp = left;
        while (left <= center && mid <= right) {
            //从两个数组中取出最小的放入中间数组
            if (data[left] <= data[mid]) {
                tmpArr[third++] = data[left++];
            } else {
                tmpArr[third++] = data[mid++];
            }
        }
        //剩余部分依次放入中间数组
        while (mid <= right) {
            tmpArr[third++] = data[mid++];
        }
        while (left <= center) {
            tmpArr[third++] = data[left++];
        }
        //将中间数组中的内容复制回原数组
        while (tmp <= right) {
            data[tmp] = tmpArr[tmp++];
        }
        //System.out.println(Arrays.toString(data));
    }

8、基数排序

（1）基本思想：将所有待比较数值（正整数）统一为同样的数位长度，数位较短的数前面补零。然后，从最低位开始，依次进行一次排序。这样从最低位排序一直到最高位排序完成以后,数列就变成一个有序序列。

（2）实例：

（3）用java实现

    public static void radixSort(int[] a) {
        _radixSort(a);
    }

    public static void _radixSort(int[] array) {
        //首先确定排序的趟数;
        int max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if (array[i] > max) {
                max = array[i];
            }
        }
        int time = 0;
        //判断位数;
        while (max > 0) {
            max /= 10;
            time++;
        }
        //建立10个队列;
        List<ArrayList<Integer>> queue = new ArrayList<ArrayList<Integer>>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            ArrayList<Integer> queue1 = new ArrayList<Integer>();
            queue.add(queue1);
        }

        //进行time次分配和收集;
        for (int i = 0; i < time; i++) {
            //分配数组元素;
            for (int j = 0; j < array.length; j++) {
                //得到数字的第time+1位数;
                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;//元素计数器;
            //收集队列元素;
            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++;
                }
            }
        }
    }

看一下排序性能：

1千个随机数：

InsertSort:0.003
shellSort:0.0006
selectSort:0.0024
heapSort:0.0058
bubbleSort:0.0043
quickSort:0.0027
quickSort:0.0018
radixSort:0.0031

1万个随机数：

InsertSort:0.0447
shellSort:0.0033
selectSort:0.0241
heapSort:0.089
bubbleSort:0.0252
quickSort:0.0244
quickSort:0.0946
radixSort:0.0232