排序算法及java实现-蒲公英云

一、简介

排序有内部排序和外部排序，内部排序是数据记录在内存中进行排序，而外部排序是因排序的数据很大，一次不能容纳全部的排序记录，在排序过程中需要访问外存。

二、排序算法分类

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三、排序算法复杂度

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概念：

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。
时间复杂度：对排序数据的总的操作次数。算法的运行时间。
空间复杂度：是指算法在计算机内执行时所需存储空间的度量。

四、原理及实现

1、冒泡排序

1.1、基本思想

冒泡排序（Bubble Sort）是一种简单的排序算法。它重复访问要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。访问数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换的数据，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，像水中的气泡从水底浮到水面。

1.2、算法描述

冒泡排序算法的算法过程如下：

①. 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。

②. 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。这步做完后，最后的元素会是最大的数。

③. 针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。

④. 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤①~③，直到没有任何一对数字需要比较。

1.3、代码实现

/**
     * 说明：升序/降序就是将if括号里的>改成<
     */
    @Test
    public void TestBubble(){
        int[] arr = {2,8,0,1,9,4,6,7,6,3};
        for (int i = 0; i <arr.length-1 ; i++) {
            for (int j = 0; j < arr.length-1-i ; j++) {
                if (arr[j] > arr[j+1]){
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j+1];
                    arr[j+1] =temp;
                }
            }
        }
        for (int i : arr) {
            System.out.println("i = " + i);
        }
    }

2、选择排序

2.1、基本原理

在未排序序列中找到最小（大）元素，存放到未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。

2.2、算法描述

①. 从待排序序列中，找到关键字最小的元素；

②. 如果最小元素不是待排序序列的第一个元素，将其和第一个元素互换；

③. 从余下的 N – 1 个元素中，找出关键字最小的元素，重复①、②步，直到排序结束。

2.3、代码实现

@Test
    public int[]   selectSort() {
        int[] arr = {1,2,4,5,73,23,12};
        int len = arr.length;
        int minIndex, temp;
        for (int i = 0; i < len - 1; i++) {
            minIndex = i;
            for (int j = i + 1; j < len; j++) {
                if (arr[j] < arr[minIndex]) {     // 寻找最小的数
                    minIndex = j;                 // 将最小数的索引保存
                }
            }
            temp = arr[i];
            arr[i] = arr[minIndex];
            arr[minIndex] = temp;
        }
        return arr;
    }
    @Test
    public void Test1(){
        int[] a = selectSort();
        for (int i : a) {
            System.out.println("i = " + i);
        }
    }

3、插入排序

3.1、基本原理

插入排序（Insertion-Sort）算法是通过构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入。

3.2、算法描述

从第一个元素开始，该元素可以认为已经被排序；
取出下一个元素，在已经排序的元素序列中从后向前扫描；
如果该元素（已排序）大于新元素，将该元素移到下一位置；
重复步骤3，直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置；
将新元素插入到该位置后；
重复步骤2~5。

3.3、代码实现

@Test
    public void Test1(){
        int[] arr = {11,24,46,2,3,1,6,4,23,14,56,86,42};
        int[] a = insertSort(arr);
        for (int i : a) {
            System.out.println("i = " + i);
        }
    }
    @Test
    public int[] insertSort(int[] arr){
        int preIndex,current;
        for (int i =  1; i< arr.length; i++ ){
            preIndex = i -1; //相对当前下标前一个下标
            current = arr[i];//当前下标的值
            while (preIndex >=0 && arr[preIndex] > current){
            //前一个下标必须大于等于0、且前一个值大于后一个值、才交换位置
                arr[preIndex+1] = arr[preIndex];//赋值当前值为前一个下标的值（交换数值）
                preIndex--;
            }
            arr[preIndex+1]=current;//赋值前一个值为当前值 （交换数值）
        }
        return arr;
    }