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這篇“Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)七大排序怎么使用”文章的知識點大部分人都不太理解,所以小編給大家總結(jié)了以下內(nèi)容,內(nèi)容詳細,步驟清晰,具有一定的借鑒價值,希望大家閱讀完這篇文章能有所收獲,下面我們一起來看看這篇“Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)七大排序怎么使用”文章吧。
當插入第i(i>=1)個元素時,前面的array[0],array[1],…,array[i-1]已經(jīng)排好序,此時用array[i]與array[i-1],array[i-2],…進行比較,找到插入位置即將array[i]插入,原來位置上的元素順序后移。
數(shù)據(jù)越接近有序,直接插入排序的時間消耗越少。
時間復(fù)雜度:O(N^2)
空間復(fù)雜度O(1),是一種穩(wěn)定的算法
直接插入排序:
public static void insertSort(int[] array){ for (int i = 1; i < array.length; i++) { int tmp=array[i]; int j=i-1; for(;j>=0;--j){ if(array[j]>tmp){ array[j+1]=array[j]; }else{ break; } } array[j+1]=tmp; } }
希爾排序法的基本思想是:先選定一個整數(shù)gap,把待排序文件中所有記錄分成gap個組,所有距離為gap的數(shù)分在同一組內(nèi),并對每一組內(nèi)的數(shù)進行直接插入排序。然后取gap=gap/2,重復(fù)上述分組和排序的工作。當gap=1時,所有數(shù)在一組內(nèi)進行直接插入排序。
希爾排序是對直接插入排序的優(yōu)化。
當gap > 1時都是預(yù)排序,目的是讓數(shù)組更接近于有序。當gap == 1時,數(shù)組已經(jīng)接近有序的了,直接插入排序會很快。
希爾排序的時間復(fù)雜度不好計算,因為gap的取值方法很多,導(dǎo)致很難去計算。
希爾排序 :
public static void shellSort(int[] array){ int size=array.length; //這里定義gap的初始值為數(shù)組長度的一半 int gap=size/2; while(gap>0){ //間隔為gap的直接插入排序 for (int i = gap; i < size; i++) { int tmp=array[i]; int j=i-gap; for(;j>=0;j-=gap){ if(array[j]>tmp){ array[j+gap]=array[j]; }else{ break; } } array[j+gap]=tmp; } gap/=2; } }
在元素集合array[i]--array[n-1]中選擇最小的數(shù)據(jù)元素
若它不是這組元素中的第一個,則將它與這組元素中的第一個元素交換
在剩余的集合中,重復(fù)上述步驟,直到集合剩余1個元素
時間復(fù)雜度:O(N^2)
空間復(fù)雜度為O(1),不穩(wěn)定
選擇排序 :
//交換 private static void swap(int[] array,int i,int j){ int tmp=array[i]; array[i]=array[j]; array[j]=tmp; } //選擇排序 public static void chooseSort(int[] array){ for (int i = 0; i < array.length; i++) { int minIndex=i;//記錄最小值的下標 for (int j = i+1; j < array.length; j++) { if (array[j]<array[minIndex]) { minIndex=j; } } swap(array,i,minIndex); } }
堆排序的兩種思路(以升序為例):
創(chuàng)建小根堆,依次取出堆頂元素放入數(shù)組中,直到堆為空
創(chuàng)建大根堆,定義堆的尾元素位置key,每次交換堆頂元素和key位置的元素(key--),直到key到堆頂,此時將堆中元素層序遍歷即為升序(如下)
時間復(fù)雜度:O(N^2)
空間復(fù)雜度:O(N),不穩(wěn)定
堆排序:
//向下調(diào)整 public static void shiftDown(int[] array,int parent,int len){ int child=parent*2+1; while(child<len){ if(child+1<len){ if(array[child+1]>array[child]){ child++; } } if(array[child]>array[parent]){ swap(array,child,parent); parent=child; child=parent*2+1; }else{ break; } } } //創(chuàng)建大根堆 private static void createHeap(int[] array){ for (int parent = (array.length-1-1)/2; parent >=0; parent--) { shiftDown(array,parent,array.length); } } //堆排序 public static void heapSort(int[] array){ //創(chuàng)建大根堆 createHeap(array); //排序 for (int i = array.length-1; i >0; i--) { swap(array,0,i); shiftDown(array,0,i); } }
兩層循環(huán),第一層循環(huán)表示要排序的趟數(shù),第二層循環(huán)表示每趟要比較的次數(shù);這里的冒泡排序做了優(yōu)化,在每一趟比較時,我們可以定義一個計數(shù)器來記錄數(shù)據(jù)交換的次數(shù),如果沒有交換,則表示數(shù)據(jù)已經(jīng)有序,不需要再進行排序了。
時間復(fù)雜度:O(N^2)
空間復(fù)雜度為O(1),是一個穩(wěn)定的排序
冒泡排序:
public static void bubbleSort(int[] array){ for(int i=0;i<array.length-1;++i){ int count=0; for (int j = 0; j < array.length-1-i; j++) { if(array[j]>array[j+1]){ swap(array,j,j+1); count++; } } if(count==0){ break; } } }
任取待排序元素序列中的某元素作為基準值,按照該排序碼將待排序集合分割成兩子序列,左子序列中所有元素均小于基準值,右子序列中所有元素均大于基準值,然后最左右子序列重復(fù)該過程,直到所有元素都排列在相應(yīng)位置上為止。
時間復(fù)雜度:最好O(n*logn):每次可以盡量將待排序的序列均勻分割
最壞O(N^2):待排序序列本身是有序的
空間復(fù)雜度:最好O(logn)、 最壞O(N)。不穩(wěn)定的排序
(1)挖坑法
當數(shù)據(jù)有序時,快速排序就相當于二叉樹沒有左子樹或右子樹,此時空間復(fù)雜度會達到O(N),如果大量數(shù)據(jù)進行排序,可能會導(dǎo)致棧溢出。
public static void quickSort(int[] array,int left,int right){ if(left>=right){ return; } int l=left; int r=right; int tmp=array[l]; while(l<r){ while(array[r]>=tmp&&l<r){ //等號不能省略,如果省略,當序列中存在相同的值時,程序會死循環(huán) r--; } array[l]=array[r]; while(array[l]<=tmp&&l<r){ l++; } array[r]=array[l]; } array[l]=tmp; quickSort(array,0,l-1); quickSort(array,l+1,right); }
(2)快速排序的優(yōu)化
三數(shù)取中法選key
關(guān)于key值的選取,如果待排序序列是有序的,那么我們選取第一個或最后一個作為key可能導(dǎo)致分割的左邊或右邊為空,這時快速排序的空間復(fù)雜度會比較大,容易造成棧溢出。那么我們可以采用三數(shù)取中法來取消這種情況。找到序列的第一個,最后一個,以及中間的一個元素,以他們的中間值作為key值。
//key值的優(yōu)化,只在快速排序中使用,則可以為private private int threeMid(int[] array,int left,int right){ int mid=(left+right)/2; if(array[left]>array[right]){ if(array[mid]>array[left]){ return left; } return array[mid]<array[right]?right:mid; }else{ if(array[mid]<array[left]){ return left; } return array[mid]>array[right]?right:mid; } }
遞歸到小的子區(qū)間時,可以考慮用插入排序
隨著我們遞歸的進行,區(qū)間會變的越來越小,我們可以在區(qū)間小到一個值的時候,對其進行插入排序,這樣代碼的效率會提高很多。
(3)快速排序的非遞歸實現(xiàn)
//找到一次劃分的下標 public static int patition(int[] array,int left,int right){ int tmp=array[left]; while(left<right){ while(left<right&&array[right]>=tmp){ right--; } array[left]=array[right]; while(left<right&&array[left]<=tmp){ left++; } array[right]=array[left]; } array[left]=tmp; return left; } //快速排序的非遞歸 public static void quickSort2(int[] array){ Stack<Integer> stack=new Stack<>(); int left=0; int right=array.length-1; stack.push(left); stack.push(right); while(!stack.isEmpty()){ int r=stack.pop(); int l=stack.pop(); int p=patition(array,l,r); if(p-1>l){ stack.push(l); stack.push(p-1); } if(p+1<r){ stack.push(p+1); stack.push(r); } } }
歸并排序(MERGE-SORT):該算法是采用分治法(Divide and Conquer)的一個非常典型的應(yīng)用。將已有序的子序列合并,得到完全有序的序列;即先使每個子序列有序,再使子序列段間有序。若將兩個有序表合并成一個有序表,稱為二路歸并。
時間復(fù)雜度:O(n*logN)(無論有序還是無序)
空間復(fù)雜度:O(N)。是穩(wěn)定的排序。
//歸并排序:遞歸 public static void mergeSort(int[] array,int left,int right){ if(left>=right){ return; } int mid=(left+right)/2; //遞歸分割 mergeSort(array,left,mid); mergeSort(array,mid+1,right); //合并 merge(array,left,right,mid); } //非遞歸 public static void mergeSort1(int[] array){ int gap=1; while(gap<array.length){ for (int i = 0; i < array.length; i+=2*gap) { int left=i; int mid=left+gap-1; if(mid>=array.length){ mid=array.length-1; } int right=left+2*gap-1; if(right>=array.length){ right=array.length-1; } merge(array,left,right,mid); } gap=gap*2; } } //合并:合并兩個有序數(shù)組 public static void merge(int[] array,int left,int right,int mid){ int[] tmp=new int[right-left+1]; int k=0; int s1=left; int e1=mid; int s2=mid+1; int e2=right; while(s1<=e1&&s2<=e2){ if(array[s1]<=array[s2]){ tmp[k++]=array[s1++]; }else{ tmp[k++]=array[s2++]; } } while(s1<=e1){ tmp[k++]=array[s1++]; } while(s2<=e2){ tmp[k++]=array[s2++]; } for (int i = left; i <= right; i++) { array[i]=tmp[i-left]; } }
排序方法 | 最好時間復(fù)雜度 | 最壞時間復(fù)雜度 | 空間復(fù)雜度 | 穩(wěn)定性 |
直接插入排序 | O(n) | O(n^2) | O(1) | 穩(wěn)定 |
希爾排序 | O(n) | O(n^2) | O(1) | 不穩(wěn)定 |
直接排序 | O(n^2) | O(n^2) | O(1) | 不穩(wěn)定 |
堆排序 | O(nlog(2)n) | O(nlog(2)n) | O(1) | 不穩(wěn)定 |
冒泡排序 | O(n) | O(n^2) | O(1) | 穩(wěn)定 |
快速排序 | O(nlog(2)n) | O(n^2) | O(nlog(2)n) | 不穩(wěn)定 |
歸并排序 | O(nlog(2)n) | O(nlog(2)n) | O(n) | 穩(wěn)定 |
以上就是關(guān)于“Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)七大排序怎么使用”這篇文章的內(nèi)容,相信大家都有了一定的了解,希望小編分享的內(nèi)容對大家有幫助,若想了解更多相關(guān)的知識內(nèi)容,請關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。
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