长度为N的数组升序排序

一,冒泡排序

public class BubbleSort {
private double[] data; public BubbleSort(double[] data) {
this.data = data;
} public void sort(){
for(int p = data.length - 1 ; p > 0 ; p--){
for(int i = 0 ; i < p ; i++){
if(data[i] > data[i+1] ){
double tmp = data[i];
data[i] = data[i+1];
data[i+1] = tmp;
}
}
}
} public void display(){
for(int i = 0 ; i < data.length ; i++){
System.out.print(data[i]+" ");
}
System.out.print("\n");
} public static void main(String[] args) {
double[] data = {Math.random(),Math.random(),Math.random(),Math.random()};
BubbleSort bubbleSort = new BubbleSort(data);
bubbleSort.display();
bubbleSort.sort();
bubbleSort.display();
}
}
0.4125010895286405 0.1682061731460387 0.5946448214944792 0.2760597727054087
0.1682061731460387 0.2760597727054087 0.4125010895286405 0.5946448214944792

比较次数:第一次比较N-1次,第二次比较N-2次,总比较次数为(N-1) + (N-2) +...+ 1 = (N-1)*N/2

交换次数:如果数组本身为降序排序,则需交换(N-1)*N/2次,如果数组本身为升序排序,则需交换0次,如果数据是随机的,大约需要交换(N-1)*N/4次

时间复杂度:(N-1)*N/2 + (N-1)*N/4,总得来说为O(N*N)

二,选择排序

public class SelectSort {
private double[] data; public SelectSort(double[] data){
this.data = data;
} public void sort(){
for(int i = 0 ; i < data.length ; i++){
int flag = i;
for(int j = i + 1 ; j < data.length ; j++){
if( data[j] < data[flag]){
flag = j;
}
}
double tmp = data[i];
data[i] = data[flag];
data[flag] = tmp;
}
} public void display(){
for(int i = 0 ; i < data.length ; i++){
System.out.print(data[i]+" ");
}
System.out.print("\n");
} public static void main(String[] args) {
double[] data = {Math.random(),Math.random(),Math.random(),Math.random()};
SelectSort selectSort = new SelectSort(data);
selectSort.display();
selectSort.sort();
selectSort.display();
}
}
0.8992760265680794 0.36366208723355853 0.5105026583966352 0.27067878126430966
0.27067878126430966 0.36366208723355853 0.5105026583966352 0.8992760265680794

比较次数:第一次比较N-1次,第二次比较N-2次,总比较次数为(N-1) + (N-2) +...+ 1 = (N-1)*N/2

交换次数:如果数组本身为降序排序,则需交换N次,如果数组本身为升序排序,则需交换0次,如果数据是随机的,大约需要交换N/2次

时间复杂度:(N-1)*N/2 + N/2,总得来说为O(N*N),但是会比冒泡排序快

三,插入排序

public class InsertSort {
private double[] data; public InsertSort(double[] data) {
this.data = data;
} public void sort(){
for(int i = 1 ; i < data.length ; i++){
double tmp = data[i];
int insertPoint = i;
while(insertPoint > 0 && data[insertPoint-1] > tmp){
data[insertPoint] = data[insertPoint-1];
--insertPoint;
}
if(insertPoint < i){
data[insertPoint] = tmp;
}
}
} public void display(){
for(int i = 0 ; i < data.length ; i++){
System.out.print(data[i]+" ");
}
System.out.print("\n");
} public static void main(String[] args) {
double[] data = {Math.random(),Math.random(),Math.random(),Math.random()};
InsertSort insertSort = new InsertSort(data);
insertSort.display();
insertSort.sort();
insertSort.display();
}
}
0.25855304984386873 0.5035006863323077 0.8986028814892651 0.724194607320699
0.25855304984386873 0.5035006863323077 0.724194607320699 0.8986028814892651

比较次数:第一次比较1次,第二次比较2次,总比较次数为1+2+...+(N-1)= (N-1)*N/2,每一趟排序发现插入点之前,平均只有一半的数据进行了比较,所以总的比较次数为:(N-1)*N/4

交换次数:交换次数小于比较次数,并且插入排序的交换比冒泡排序和选择排序要快

时间复杂度:(N-1)*N/4 + (N-1)*N/4,总得来说为O(N*N),但是会比选择排序快

如果数组是基本有序的,即每个数据项只需移动1次或不需要移动,那么插入排序的时间复杂度将变为O(N),这无疑是非常快的

四,表排序

主要是利用了有序链表的特性,将数组中的所有数据插入到有序链表中,它们将自动按顺序排列,然后再顺次取出链表中的所有数据,把它们放到数组中,数组便排好序了

public class SortedList {
private class Data{
private double d;
private Data next = null; Data(double d){
this.d = d;
}
} private Data first = null; public void insert(double d){
Data data = new Data(d);
Data pre = null;
Data cur = first;
while(cur != null && (data.d > cur.d)){
pre = cur;
cur = cur.next;
}
if(pre == null)
first = data;
else
pre.next = data;
data.next = cur;
} public double deleteFirst() throws Exception{
if(first == null)
throw new Exception("empty!");
Data temp = first;
first = first.next;
return temp.d;
}
}
public class ListSort {
private double[] data;
private SortedList sl; public ListSort(double[] data){
this.data = data;
sl = new SortedList();
} public void sort() throws Exception{
for(int i = 0 ; i< data.length ; i++){
sl.insert(data[i]);
}
for(int i = 0 ; i< data.length ; i++){
data[i] = sl.deleteFirst();
}
} public void display(){
for(int i = 0 ; i < data.length ; i++){
System.out.print(data[i]+" ");
}
System.out.print("\n");
} public static void main(String[] args) throws Exception{
double[] data = {Math.random(),Math.random(),Math.random(),Math.random()};
ListSort ls = new ListSort(data);
ls.display();
ls.sort();
ls.display();
}
}
0.6379262500544237 0.18329827548195576 0.8408253367598466 0.6213596557610592
0.18329827548195576 0.6213596557610592 0.6379262500544237 0.8408253367598466

比较次数:将数据插入链表平均需要比较N/2次

交换次数:将数组数据放入链表,再将链表数据放回数组,总共需移动2N次

时间复杂度:N/2 + 2N,总得来说为O(N)

虽然排序速度比上面3种排序方式要快,但是需要大约2倍的内存空间,数组和链表同时存在于内存中

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