Java常用排序算法

1、冒泡排序

冒泡排序是排序算法中最基本的一种排序方法，该方法逐次比较两个相邻数据的大小并交换位置来完成对数据排序，每次比较的结果都找出了这次比较中数据的最大项，因为是逐次比较，所以效率是O（N^2）的。

 public void bubbleSort() {
         int out,in;
         for(out=index-1; out>1; --out) {
             for(in=0; in
                 if(array[in]>array[in+1]) {
                     swap(in, in+1);
                 }
             }
         }
     }

     public void swap(int dex1, int dex2) {
         int temp = array[dex1];
         array[dex1] = array[dex2];
         array[dex2] = temp;
     }

2、选择排序

选择排序对冒泡排序进行了优化，在每次遍历比较的过程中不进行交换，而是记录本次遍历的最小值，在遍历结束后再将最小值移到这次遍历的开始位置。这样虽然比较次数没有改变，但交换的次数大大减少，一共只需要N次交换。因为比较的次数没变，所以效率任然是O（N^2）的。

 public void selectionSort() {
         int out, in;
         for(out=0; out1; ++out) {
             int temp = out;
             for(in=out+1; in
                 if(array[in] < array[temp]) {
                     temp = in;
                 }
             }
             swap(out, temp);
         }
     }

3、插入排序

插入排序充分利用已排列好的数据，然后将未排序的数据插入到已排数据的队伍当中，这样每插入一个未排序数据已排队伍都将增加一个成员，最终达到排序的目的。

 public void insertionSort() {
         int out ,in;
         for(out=1; out
             int temp = array[out];
             in = out;
             while(in>0 && temp1]) {
                 array[in] = array[in-1];
                 --in;
             }
             array[in] = temp;
         }
     }

4、归并排序

归并排序是将两个有序数组合并为一个有序数组的排序，应用在一般排序上要结合二分法递归地将数组依次归并，最终得到一个大的有序数组。归并的效率是O（NlogN）的，但要额外开辟一个数组来存放临时数据，所以占用空间要大一倍。

 public void mergeSort() {
         int[] newArray = new int[index];
         recMergeSort(newArray, 0, index-1);

     }

     private void recMergeSort(int[] data, int low, int upper) {
         if(low == upper) {
             return;
         }
         int mid = (low + upper)/2;
         recMergeSort(data, mid+1, upper);
         recMergeSort(data, low, mid);
         merge(data, low, mid+1, upper);
     }

     private void merge(int[] data, int lowStart, int highStart, int upperBound) {
         int j = 0;
         int lowBound = lowStart;
         int mid = highStart - 1;
         int num = upperBound - lowStart + 1;

         while(lowStart<=mid && highStart<=upperBound) {
             if(array[lowStart] < array[highStart]) {
                 data[j++] = array[lowStart++];
             } else {
                 data[j++] = array[highStart++];
             }
         }

         while(lowStart<=mid) {
             data[j++] = array[lowStart++];
         }

         while(highStart<=upperBound) {
             data[j++] = array[highStart++];
         }

         for(j=0; j
             array[lowBound+j] = data[j];
         }
     }

5、希尔排序

希尔排序是一种高级排序，它是由插入排序进化来的，插入排序是将未排的数据依次与前面已排好的数据进行比较移动，这样如果一个较小的数排在靠后的位置，那么要找到这个数的正确位置就要进行较多次移动。希尔排序改进了这种方式，它将每次比较的间隔扩大，排过一次之后数据就分阶段有序了，之后逐渐缩小这个间隔再进行排序。这样做的目的就是让数据一开始可以在一个较大的范围内进行移动，待基本有序后数据的移动量就小了很多。

 public void shellSort() {
         int in, out;
         int h = 1;
         int temp;
         while(h < index/3) {
             h = h*3+1;
         }
         while(h>0) {
             for(out=h; out
                 temp = array[out];
                 in = out;
                 while(in>h-1 && array[in-h] > temp) {
                     array[in] = array[in-h];
                     in -=h;
                 }
                 array[in] = temp;
             }
             h = (h-1)/3;
         }
     }

 

希尔排序中关键是对数据间隔h的选择，一个间隔序列是由Knuth提出的，即h=h*3+1，h的初始值为1，这是希尔排序中最优的间隔序列。

6、快速排序

快速排序是一种广泛使用的排序方法，效率可以达到O（NlogN），快速排序的原理是确定一个中间值pivot，将所有小于pivot的数据放在左侧，大于pivot的值放在右侧，之后再对左右两侧分别采取这种策略进行排序，直到这个过程结束。

 private int partition(int left, int right, int pivot) {
         int leftPtr = left;
         int rightPtr = right-1;
         while(true) {
             while(array[++leftPtr] < pivot) ;
             while(array[--rightPtr] > pivot);
             if(leftPtr >= rightPtr) {
                 break;
             } else {
                 swap(leftPtr, rightPtr);
             }
         }
         swap(leftPtr, right-1);
         return leftPtr;
     }

     private int median(int left, int right) {
         int center = (left+right)/2;
         if(array[left]>array[center]) {
             swap(left, center);
         }
         if(array[left]>array[right]) {
             swap(left, right);
         }
         if(array[center]>array[right]) {
             swap(center, right);
         }
         swap(center, right-1);
         return array[right-1];
     }

     private void manulSort(int left, int right) {
         int size = right-left+1;
         if(size <= 1) return;
         if(size == 2) {
             if(array[left]>array[right]) swap(left, right);
         } else {
             if(array[left]>array[right-1]) swap(left, right-1);
             if(array[left]>array[right]) swap(left, right);
             if(array[right-1]>array[right]) swap(right-1, right);
         }
     }

     private void recQuickSort(int left, int right) {
         int size = right-left+1;
         if(size<=3) {
             manulSort(left, right);
         } else {
             int pivot = median(left, right);
             int partition = partition(left, right, pivot);
             recQuickSort(left, partition-1);
             recQuickSort(partition+1, right);
         }

     }

     public void quickSort() {
         recQuickSort(0, index-1);
     }

快速排序的关键是确定中间值pivot，如果中间值选取的不好，会使快速排序的效率降到O（N^2）。上面的例子采用了三选一的策略来确定中间值，即在要排序的数据中选择左端、中间和右端三个数据后比较取中间值；还有在数据量较小时，比如小于三个则直接手动排序。

快速排序选中间值实际上采用的是分治的思想，对数据的准确划分才能达到最高的效率，更深层的原理可以去看这篇文章