九種基本排序演算法總結
5、基數排序;
(1)直接插入排序:(穩定排序) 基本思想:將每個待排序的記錄,按照其順序碼的大小插入到前面已經排序好的子序列的合適位置(從後向前找合適位置),直到全部插入排序完成為止。 時間複雜度:平均時間複雜度為O(n^2)。 檔案初態不同時,直接插入排序所耗費的時間有很大差異。若檔案初態為正序,則每個待插入的記錄只需要比較一次就能夠找到合適的位置插入,故演算法的時間複雜度為O(n),這時最好的情況。若初態為反序,則第i個待插入記錄需要比較i+1次才能找到合適位置插入,故時間複雜度為O(n^2),這時最壞的情況。(2)二分法插入排序(穩定排序) 基本思路:同直接插入排序,只是尋找插入位置的方法不同,使用二分法確定插入位置; 時間複雜度:平均時間複雜度為O(n^2)。/* * 直接插入排序 */ static void directInsertSort(int []array){ int i,j,temp; for (i = 1; i < array.length; i++) { //待插入元素 temp = array[i]; for (j = i-1; j>=0 && array[j]>temp; j--) { //將大於temp的往後移動一位 array[j+1] = array[j]; } array[j+1] = temp; } }
(3)希爾排序(不穩定排序) 基本思路:先取一個小於n的整數d1作為第一個增量,把檔案的全部記錄分成d1個組。所有距離為d1的倍數的記錄放在同一個組中。先在各組內進行直接插入排序;然後,取第二個增量d2<d1重複上述的分組和排序,直至所取的增量dt=1(dt<dt-l<…<d2<d1),即所有記錄放在同一組中進行直接插入排序為止。該方法實質上是一種分組插入方法。/* * 二分插入排序 */ static void binaryInsertSort(int []array){ int left,right,mid,temp; for(int i=0;i<array.length;i++) { temp=array[i]; left=0; right=i-1; mid=0; while(left<=right){ mid=(left+right)/2; if(temp<array[mid]) right=mid-1; else { left = mid+1; } } for(int j=i-1;j>=left;j--){ array[j+1]=array[j]; } array[left]=temp; } }
時間複雜度:平均時間複雜度為O(nlogn)
希爾排序的時間效能優於直接插入排序,原因如下:
(1)當檔案初態基本有序時直接插入排序所需的比較和移動次數均較少。 (2)當n值較小時,n和n2的差別也較小,即直接插入排序的最好時間複雜度O(n)和最壞時間複雜度0(n2)差別不大。 (3)在希爾排序開始時增量較大,分組較多,每組的記錄數目少,故各組內直接插入較快,後來增量di逐漸縮小,分組數逐漸減少,而各組的記錄數目逐漸增多,但由於已經按di-1作為距離排過序,使檔案較接近於有序狀態,所以新的一趟排序過程也較快。 因此,希爾排序在效率上較直接插人排序有較大的改進。/* * 希爾排序 */ static void xierInsertSort(int []array){ int interval=array.length; while(true){ interval=interval/2; for(int i=0;i<array.length;i++){ directInsertSort(array,i,interval); } if(interval==1) break; } } /* * 直接插入排序 */ static void directInsertSort(int []array,int start,int interval){ int i,j,temp; for (i = start; i < array.length; i=i+interval) { //待插入元素 temp = array[i]; for (j = i-interval; j>=0 && array[j]>temp; j=j-interval) { //將大於temp的往後移動interval array[j+interval] = array[j]; } array[j+interval] = temp; } }
(4)直接選擇排序(不穩定排序) 基本思路:在要排序的一組數中,選出最小的一個數與第一個位置的數交換;然後在剩下的數當中再找最小的與第二個位置的數交換,如此迴圈到倒數第二個數和最後一個數比較為止。 時間複雜度:平均時間複雜度為O(n^2)。
/*
* 簡單選擇排序
*/
static void simpleSelectSort(int []array){
int i,j,temp,flag;
for (i = 0; i < array.length; i++) {
temp = array[i];
flag=i;
for (j = i+1; j<array.length; j++) {
if(array[j]<temp){
temp=array[j];
flag=j;
}
}
array[flag]=array[i];
array[i] = temp;
}
}
(5)堆排序(不穩定排序) 堆的定義下:具有n個元素的序列 (h1,h2,...,hn),當且僅當滿足(hi>=h2i,hi>=2i+1)或(hi<=h2i,hi<=2i+1) (i=1,2,...,n/2)時稱之為堆。 基本思路:初始時把要排序的數的序列看作是一棵順序儲存的二叉樹,調整它們的儲存序,使之成為一個堆,這時堆的根節點的數最大。然後將根節點與堆的最後一個節點交換。然後對前面(n-1)個數重新調整使之成為堆。依此類推,直到只有兩個節點的堆,並對它們作交換,最後得到有n個節點的有序序列。從演算法描述來看,堆排序需要兩個過程,一是建立堆,二是堆頂與堆的最後一個元素交換位置。 時間複雜度:平均時間複雜度為O(nlogn)
static void buildHeap(int [] array){
//迴圈建堆
for(int i=0;i<array.length-1;i++){
//建堆
buildMinHeap(array,array.length-1-i);
//交換堆頂和最後一個元素
swap(array,0,array.length-1-i);
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
}
//對array陣列從0到lastIndex建大根堆
static void buildMaxHeap(int[] array, int lastIndex){
//從lastIndex處節點(最後一個節點)的父節點開始
for(int i=(lastIndex-1)/2;i>=0;i--){
//k儲存正在判斷的節點
int k=i;
//如果當前k節點的子節點存在
while(k*2+1<=lastIndex){
//k節點的左子節點的索引
int biggerIndex=2*k+1;
//如果biggerIndex小於lastIndex,即biggerIndex+1代表的k節點的右子節點存在
if(biggerIndex<lastIndex){
//若果右子節點的值較大
if(array[biggerIndex]<array[biggerIndex+1]){
//biggerIndex總是記錄較大子節點的索引
biggerIndex++;
}
}
//如果k節點的值小於其較大的子節點的值
if(array[k]<array[biggerIndex]){
//交換他們
swap(array,k,biggerIndex);
//將biggerIndex賦予k,開始while迴圈的下一次迴圈,重新保證k節點的值大於其左右子節點的值
k=biggerIndex;
}else{
break;
}
}
}
}
//對array陣列從0到lastIndex建小根堆
static void buildMinHeap(int[] array, int lastIndex){
//從lastIndex處節點(最後一個節點)的父節點開始
for(int i=(lastIndex-1)/2;i>=0;i--){
//k儲存正在判斷的節點
int k=i;
//如果當前k節點的子節點存在
while(k*2+1<=lastIndex){
//k節點的左子節點的索引
int smallerIndex=2*k+1;
//如果smallerIndex小於lastIndex,即smallerIndex+1代表的k節點的右子節點存在
if(smallerIndex<lastIndex){
//若果右子節點的值較小
if(array[smallerIndex]>array[smallerIndex+1]){
//smallerIndex總是記錄較小子節點的索引
smallerIndex++;
}
}
//如果k節點的值大於其較小的子節點的值
if(array[k]>array[smallerIndex]){
//交換他們
swap(array,k,smallerIndex);
//將smallerIndex賦予k,開始while迴圈的下一次迴圈,重新保證k節點的值小於其左右子節點的值
k=smallerIndex;
}else{
break;
}
}
}
}
//交換
static void swap(int[] array, int i, int j) {
int temp=array[i];
array[i]=array[j];
array[j]=temp;
}
(6)氣泡排序(穩定排序) 基本思路:在要排序的一組數中,對當前還未排好序的範圍內的全部數,自上而下對相鄰的兩個數依次進行比較和調整,讓較大的數往下沉,較小的往上冒。即:每當兩相鄰的數比較後發現它們的排序與排序要求相反時,就將它們互換。 時間複雜度:平均時間複雜度為O(n^2)。
/*
* 氣泡排序
*/
static void bubSwapSort(int []array){
int i,j,temp;
Boolean flag=false;
for (i = 0; i < array.length; i++) {
flag=true;
for(j=0;j<array.length-i-1;j++){
if(array[j+1]<array[j])
{
temp=array[j+1];
array[j+1]=array[j];
array[j]=temp;
flag=false;
}
}
if(flag)
break;
}
}
(7)快速排序(不穩定排序) 基本思路:選擇一個基準元素,通常選擇第一個元素或者最後一個元素,通過一趟掃描,將待排序列分成兩部分,一部分比基準元素小,一部分大於等於基準元素,此時基準元素在其排好序後的正確位置,然後再用同樣的方法遞迴地排序劃分的兩部分。 時間複雜度:平均時間複雜度為O(nlogn)
/*
* 快速排序
*/
static void quickSwapSort(int []array){
if(array.length>0)
quickSort(array,0,array.length-1);
}
static void quickSort(int []array,int start,int end){
if(start<end){
int mid=getMiddleIndex(array,start,end);
quickSort(array,0,mid-1);
quickSort(array,mid+1,end);
}
}
static int getMiddleIndex(int []array,int start,int end){
int temp=array[start];
while(start<end){
while(start<end&&array[end]>=temp)
end--;
array[start]=array[end];
while(start<end&&array[start]<=temp)
start++;
array[end]=array[start];
}
array[start]=temp;
return start;
}
(8)歸併排序(穩定排序) 基本思路:將兩個(或兩個以上)有序表合併成一個新的有序表,即把待排序序列分為若干個子序列,每個子序列是有序的。然後再把有序子序列合併為整體有序序列。
平均時間複雜度為O(nlogn)
/*
* 歸併排序
*/
static void mergeSort(int[] array, int left, int right) {
if(left<right){
int middle = (left+right)/2;
//對左邊進行遞迴
mergeSort(array, left, middle);
//對右邊進行遞迴
mergeSort(array, middle+1, right);
//合併
merge(array,left,middle,right);
}
}
static void merge(int[] array, int left, int middle, int right) {
int[] tempArray = new int[array.length];
int middleRight = middle+1; //右邊的起始位置
int temp = left;
int third = left;
while(left<=middle && middleRight<=right){
//從兩個陣列中選取較小的數放入臨時陣列
if(array[left]<=array[middleRight]){
tempArray[third++] = array[left++];
}else{
tempArray[third++] = array[middleRight++];
}
}
//將剩餘的部分放入臨時陣列
while(left<=middle){
tempArray[third++] = array[left++];
}
while(middleRight<=right){
tempArray[third++] = array[middleRight++];
}
//將臨時陣列的排序結果複製到原陣列
while(temp<=right){
array[temp] = tempArray[temp++];
}
}
(9)基數排序(穩定排序) 基本思路:將所有待比較數值統一為同樣的數位長度,數位較短的數前面補零。從最低位開始,依次進行排序,從最低位一直排序到最高位,數列就變成一個有序序列。 時間複雜度:O(d(n+r)),d為位數,r為基數
/*
* 基數排序
*/
static void radixSort(int[] array) {
//找到最大數,確定位數
int max = 0;
int times = 0;
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
if(max<array[i]){
max = array[i];
}
}
while(max>0){
max = max/10;
times++;
}
//建立數字列表
List<ArrayList> list = new ArrayList<ArrayList>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
ArrayList<Integer> queue = new ArrayList<Integer>();
list.add(queue);
}
int bit_num=0;
int count = 0;
for (int i = 0; i < times; i++) {
for (int j = 0; j < array.length; j++) {
bit_num = array[j]%(int)Math.pow(10, i+1)/(int)Math.pow(10, i);
ArrayList<Integer> queue = list.get(bit_num);
queue.add(array[j]);
list.set(bit_num,queue);
}
//重新調整陣列
count = 0;
for (int j = 0; j < 10; j++) {
while(list.get(j).size()>0){
ArrayList<Integer> queue = list.get(j);
array[count++] = queue.get(0);
queue.remove(0);
}
}
}
}
參考:
http://www.cnblogs.com/liuling/p/2013-7-24-01.html
http://www.cnblogs.com/Braveliu/archive/2013/01/15/2861201.html
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