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十大经典排序算法总结(含Java代码实现)

发布时间:2019-08-28 23:22 所属栏目:[优化] 来源:佚名
导读:最近几天在研究排序算法,看了很多博客,发现网上有的文章中对排序算法解释的并不是很透彻,而且有很多代码都是错误的,例如有的文章中在桶排序算法中对每个桶进行排序直接使用了Collection.sort()函数,这样虽然能达到效果,但对于算法研究来讲是不可以的

最近几天在研究排序算法,看了很多博客,发现网上有的文章中对排序算法解释的并不是很透彻,而且有很多代码都是错误的,例如有的文章中在“桶排序”算法中对每个桶进行排序直接使用了Collection.sort()函数,这样虽然能达到效果,但对于算法研究来讲是不可以的。

所以我根据这几天看的文章,整理了一个较为完整的排序算法总结,本文中的所有算法均有JAVA实现,经本人调试无误后才发出,如有错误,请各位前辈指出。

0、排序算法说明

0.1 排序的定义

对一序列对象根据某个关键字进行排序。

0.2 术语说明

  • 稳定:如果a原本在b前面,而a=b,排序之后a仍然在b的前面;
  • 不稳定:如果a原本在b的前面,而a=b,排序之后a可能会出现在b的后面;
  • 内排序:所有排序操作都在内存中完成;
  • 外排序:由于数据太大,因此把数据放在磁盘中,而排序通过磁盘和内存的数据传输才能进行;
  • 时间复杂度:一个算法执行所耗费的时间。
  • 空间复杂度:运行完一个程序所需内存的大小。

参考:稳定排序与不稳定排序

0.3 算法总结

十大经典排序算法最强总结(含JAVA代码实现)

图片名词解释:

  • n: 数据规模
  • k: “桶”的个数
  • In-place: 占用常数内存,不占用额外内存
  • Out-place: 占用额外内存

0.4 算法分类

十大经典排序算法最强总结(含JAVA代码实现)

0.5 比较和非比较的区别

常见的快速排序、归并排序、堆排序、冒泡排序等属于比较排序。在排序的最终结果里,元素之间的次序依赖于它们之间的比较。每个数都必须和其他数进行比较,才能确定自己的位置。

在冒泡排序之类的排序中,问题规模为n,又因为需要比较n次,所以平均时间复杂度为O(n2)。在归并排序、快速排序之类的排序中,问题规模通过分治法消减为logN次,所以时间复杂度平均O(nlogn)。

比较排序的优势是,适用于各种规模的数据,也不在乎数据的分布,都能进行排序。可以说,比较排序适用于一切需要排序的情况。

计数排序、基数排序、桶排序则属于非比较排序。非比较排序是通过确定每个元素之前,应该有多少个元素来排序。针对数组arr,计算arr[i]之前有多少个元素,则唯一确定了arr[i]在排序后数组中的位置。

非比较排序只要确定每个元素之前的已有的元素个数即可,所有一次遍历即可解决。算法时间复杂度O(n)。

非比较排序时间复杂度底,但由于非比较排序需要占用空间来确定唯一位置。所以对数据规模和数据分布有一定的要求。

1、冒泡排序(Bubble Sort)

冒泡排序是一种简单的排序算法。它重复地走访过要排序的数列,一次比较两个元素,如果它们的顺序错误就把它们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换,也就是说该数列已经排序完成。

这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。冒泡排序介绍:冒泡排序

1.1 算法描述

比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换它们两个;

对每一对相邻元素作同样的工作,从开始第一对到结尾的最后一对,这样在最后的元素应该会是最大的数;

针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个;

重复步骤1~3,直到排序完成。

1.2 动图演示

十大经典排序算法最强总结(含JAVA代码实现)

1.3 代码实现

  1. /**?
  2. ?*?冒泡排序?
  3. ?*?
  4. ?*?@param?array?
  5. ?*?@return?
  6. ?*/?
  7. ?public?static?int[]?bubbleSort(int[]?array)?{?
  8. ?if?(array.length?==?0)?
  9. ?return?array;?
  10. ?for?(int?i?=?0;?i?
  11. ?for?(int?j?=?0;?j?
  12. ?if?(array[j?+?1]?
  13. ?int?temp?=?array[j?+?1];?
  14. ?array[j?+?1]?=?array[j];?
  15. ?array[j]?=?temp;?
  16. ?}?
  17. ?return?array;?
  18. ?}?

1.4 算法分析

最佳情况:T(n) = O(n) 最差情况:T(n) = O(n2) 平均情况:T(n) = O(n2)

2、选择排序(Selection Sort)

表现最稳定的排序算法之一,因为无论什么数据进去都是O(n2)的时间复杂度,所以用到它的时候,数据规模越小越好。唯一的好处可能就是不占用额外的内存空间了吧。理论上讲,选择排序可能也是平时排序一般人想到的最多的排序方法了吧。

选择排序(Selection-sort)是一种简单直观的排序算法。它的工作原理:首先在未排序序列中找到最小(大)元素,存放到排序序列的起始位置,然后,再从剩余未排序元素中继续寻找最小(大)元素,然后放到已排序序列的末尾。以此类推,直到所有元素均排序完毕。选择排序介绍:选择排序

2.1 算法描述

n个记录的直接选择排序可经过n-1趟直接选择排序得到有序结果。具体算法描述如下:

初始状态:无序区为R[1..n],有序区为空;

第i趟排序(i=1,2,3…n-1)开始时,当前有序区和无序区分别为R[1..i-1]和R(i..n)。该趟排序从当前无序区中-选出关键字最小的记录 R[k],将它与无序区的第1个记录R交换,使R[1..i]和R[i+1..n)分别变为记录个数增加1个的新有序区和记录个数减少1个的新无序区;

n-1趟结束,数组有序化了。

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