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Java实现的几个常用排序算法详细解读

发表于:2012-6-28 09:30

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 作者:easense2009    来源:51Testing软件测试网采编

  排序算法很多地方都会用到,近期又重新看了一遍算法,并自己简单地实现了一遍,特此记录下来,为以后复习留点材料。

  废话不多说,下面逐一看看经典的排序算法:

  1、选择排序

  选择排序的基本思想是遍历数组的过程中,以 i 代表当前需要排序的序号,则需要在剩余的 [i…n-1] 中找出其中的最小值,然后将找到的最小值与 i 指向的值进行交换。因为每一趟确定元素的过程中都会有一个选择最大值的子流程,所以人们形象地称之为选择排序。

  举个实例来看看:

  1. 初始: [381716167313932211]  
  2. i = 0:  [2 , 171616731393238 , 11] (0th [38]<->8th [2])  
  3. i = 1:  [27 , 161617 , 3139323811] (1st [38]<->4th [17])  
  4. i = 2:  [2711 , 16173139323816 ] (2nd [11]<->9th [16])  
  5. i = 3:  [271116173139323816] ( 无需交换 )  
  6. i = 4:  [27111616 , 3139323817 ] (4th [17]<->9th [16])  
  7. i = 5:  [2711161617 , 39323831 ] (5th [31]<->9th [17])  
  8. i = 6:  [271116161731 , 323839 ] (6th [39]<->9th [31])  
  9. i = 7:  [271116161731323839] ( 无需交换 )  
  10. i = 8:  [271116161731323839] ( 无需交换 )  
  11. i = 9:  [271116161731323839] ( 无需交换 )

  由例子可以看出,选择排序随着排序的进行( i 逐渐增大),比较的次数会越来越少,但是不论数组初始是否有序,选择排序都会从 i 至数组末尾进行一次选择比较,所以给定长度的数组,选择排序的比较次数是固定的: 1 + 2 + 3 + …. + n = n * (n + 1) / 2 ,而交换的次数则跟初始数组的顺序有关,如果初始数组顺序为随机,则在最坏情况下,数组元素将会交换 n 次,最好的情况下则可能 0 次(数组本身即为有序)。

  由此可以推出,选择排序的时间复杂度和空间复杂度分别为 O(n2 )和 O(1)(选择排序只需要一个额外空间用于数组元素交换)。

  实现代码:

  1. /**  
  2.  * Selection Sorting  
  3.  */ 
  4. SELECTION(new Sortable() {  
  5.     public <T extends Comparable<T>> void sort(T[] array, boolean ascend) {  
  6.         int len = array.length;  
  7.         for (int i = 0; i < len; i++) {  
  8.             int selected = i;  
  9.             for (int j = i + 1; j < len; j++) {  
  10.                 int compare = array[j].compareTo(array[selected]);  
  11.                 if (compare != 0 && compare < 0 == ascend) {  
  12.                     selected = j;  
  13.                 }  
  14.             }  
  15.             exchange(array, i, selected);  
  16.         }  
  17.     }  
  18. })

  2、插入排序

  插入排序的基本思想是在遍历数组的过程中,假设在序号 i 之前的元素即 [0..i-1] 都已经排好序,本趟需要找到 i 对应的元素 x 的正确位置 k ,并且在寻找这个位置 k 的过程中逐个将比较过的元素往后移一位,为元素 x “腾位置”,最后将 k 对应的元素值赋为 x ,插入排序也是根据排序的特性来命名的。

  以下是一个实例,红色 标记的数字为插入的数字,被划掉的数字是未参与此次排序的元素,红色 标记的数字与被划掉数字之间的元素为逐个向后移动的元素,比如第二趟参与排序的元素为 [11, 31, 12] ,需要插入的元素为 12 ,但是 12 当前并没有处于正确的位置,于是我们需要依次与前面的元素 31 、 11 做比较,一边比较一边移动比较过的元素,直到找到第一个比 12 小的元素 11 时停止比较,此时 31 对应的索引 1 则是 12 需要插入的位置。

  1. 初始:    [1131125343026383618]  
  2. 第一趟: [1131 , 125343026383618] (无移动的元素)  
  3. 第二趟: [1112 , 315343026383618] ( 31 向后移动)  
  4. 第三趟: [5 , 111231343026383618] ( 111231 皆向后移动)  
  5. 第四趟: [511123134 , 3026383618] (无移动的元素)  
  6. 第五趟: [5111230 , 313426383618] ( 3134 向后移动)  
  7. 第六趟: [5111226 , 303134383618] ( 303134 向后移动)  
  8. 第七趟: [511122630313438 , 3618] (无移动的元素)  
  9. 第八趟: [511122630313436 , 3818] ( 38 向后移动)  
  10. 第九趟: [5111218 , 263031343638] ( 263031343638 向后移动)

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