Java数据结构和算法(二)——排序算法

一 前言

本来要写树和图,这两块内容比较复杂,所以先梳理一下常用的排序算法。

二 排序算法的几个概念

2.1 排序算法的稳定性

对于排序算法的稳定性,之前看过《大话数据结构》这本书的解释,后来发现是有问题的,下面是维基百科给的定义,

稳定排序算法会让原本有相等键值的纪录维持相对次序。也就是如果一个排序算法是稳定的,当有两个相等键值的纪录 R和S,且在原本的列表中 R出现在 S之前,在排序过的列表中R也将会是在S之前。
——维基百科排序算法

举个例子,一个班的学生成绩表(原数据),现在按成绩排序,如果成绩相同时(小钱和小李),保持原来的顺序(小钱在前,小李在后),就是稳定的,否则是不稳定的。

  • 原数据
学号 姓名 成绩
2 小赵 90
9 小钱 68
7 小孙 78
6 小李 68
  • 不稳定排序
学号 姓名 成绩
2 小赵 90
7 小孙 78
6 小李 68
9 小钱 68
  • 稳定排序
学号 姓名 成绩
2 小赵 90
7 小孙 78
9 小钱 68
6 小李 68

2.2 内部排序和外部排序

  • 内部排序:排序过程中,数据存储在内存中,如基础排序算法——插入排序(直接插入和希尔排序)、选择排序(简单选择和堆排序)、交换排序(冒泡和快排)、归并排序。
  • 外部排序:利用内存和外部存储处理超大数据集,Java8中引入了parallelSort,可以充分利用多CPU处理大数据集。

三 排序算法

3.1 冒泡排序

public void bubbleSort(int[] arrs){
    if(arrs==null||arrs.length==0||arrs.length==1)return;
    //总共n-1趟
    for(int i=0;i<arrs.length-1;i++){
        boolean isFlag=true;
        //每一趟的右边会排好一个数字,所以无序区的总长度为length-1-i
        for(int j=0;j<arrs.length-1-i;j++){
            //交换位置
            if(arrs[j]>arrs[j+1]){
                int temp=arrs[j];
                arrs[j+1]=arrs[j];
                arrs[j]=temp;
                isFlag=false;
            }
        }
        if(isFlag) break;
    }
}

3.2 直接插入排序

public void insertSort(int[] arrs){
    if(arrs==null||arrs.length==0||arrs.length==1)return;
    //1.一共n-1趟
    for(int i=0;i<arrs.length-1;i++){
        //每一趟对左边的有序区,从后往前比较,所以最大数为i+1;
        for(int j=i+1;j>0;j--){
            if(arrs[j-1]<=arrs[j}){
                break;
            }
            int temp=arrs[j-1];
            arrs[j-1]=arrs[j];
            arrs[j]=temp;
        }
    }
}

3.3 快速排序

public qSort(int left,int rigth){
    //定义左侧移动索引
    int i=left;
    //定义右侧移动索引
    int j=right;
    //取基准值;
    int p=arrs[(i+j)/2];
    while(i<=j){
        while(arrs[i]<p)i++;
        while(arrs[j]>p)j--;
        if(i<j){
            int temp=arrs[i];
            arrs[i]=arrs[j];
            arrs[j]=temp;
            i++;
            j--;
        }else if(i==j){
            i++;
        }
    }
    qSort(left,j);
    qSort(i,right);
    
}
代码地址:https://github.com/ywqyunshan/LearnCode/tree/master/src/com/iigeo/sort

参考文献

[1] 排序算法.维基百科

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