排序算法必知必会

整理下常见的排序算法

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import java.util.Arrays;
import java.util.Stack;

public class Sort {
public static void main(String args[]) {
int[] arr = { 2, 1, 5, 7, 8, 9, 6, 4, 3, 0 };
HeapSort.sort(arr);
Arrays.stream(arr).forEach(x -> System.out.print(x + " "));
}

/**
* 冒泡排序
*
* @param arr
*/
public static void bubbleSort(int[] arr) {
int len = arr.length;
// 冒泡趟数
for (int i = 0; i < len - 1; ++i) {
// 每趟都把最大的数浮上去
for (int j = 0; j < len - i - 1; ++j) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
arr[j] ^= arr[j + 1];
arr[j + 1] ^= arr[j];
arr[j] ^= arr[j + 1];
}
}
}
}

/**
* 选择排序
*
* @param arr
*/
public static void selectionSort(int[] arr) {
int len = arr.length;
// 排序趟数,间接表示已经有序数的个数
for (int i = 0; i < len; ++i) {
// 每趟找到最小的数,放在下标i上
for (int j = i + 1; j < len; ++j) {
if (arr[i] > arr[j]) {
arr[i] ^= arr[j];
arr[j] ^= arr[i];
arr[i] ^= arr[j];
}
}
}
}

/**
* 快速排序 - 递归实现 (直接交换法,还有个挖坑法,思想一样的)
*
* @param arr
* @param left
* @param right
*/
public static void quickSort(int[] arr, int left, int right) {
if (left > right) {
return;
}
// 左右指针
int l = left, r = right;
// 基准数,默认第一个数
int std = arr[left];
// 循环直到指针相遇
while (l != r) {
// 先从右指针开始,保证相遇时所指的数比基准数小,直接交换
for (; arr[r] >= std && l < r; --r);
for (; arr[l] <= std && l < r; ++l);
if (l < r) {
arr[l] ^= arr[r];
arr[r] ^= arr[l];
arr[l] ^= arr[r];
}
}
// 相遇时的数必然比基准数小,直接交换
arr[left] = arr[l];
arr[l] = std;
// 左右递归分治
quickSort(arr, left, l - 1);
quickSort(arr, l + 1, right);
}

/**
* 快速排序 - 非递归实现
*
* @param arr
*/
public static void quickSortNoRecursion(int[] arr) {
int len = arr.length;
Stack<Integer> func = new Stack<>();
// 参数入栈
func.push(0);
func.push(len - 1);
int left, right;
// 模拟函数栈调用
while (!func.isEmpty()) {
right = func.pop();
left = func.pop();
if (left < right) {
int std = arr[left];
int l = left, r = right;
while (l != r) {
for (; arr[r] >= std && l < r; --r);
for (; arr[l] <= std && l < r; ++l);
if (l < r) {
arr[l] ^= arr[r];
arr[r] ^= arr[l];
arr[l] ^= arr[r];
}
}
arr[left] = arr[l];
arr[l] = std;
// 注意入参顺序
func.push(l + 1);
func.push(right);
func.push(left);
func.push(l - 1);
}
}
}

/**
* 归并排序
*
* @author Qug_
*
*/
public static class MergeSort {
static int[] tmp;

static void sort(int[] arr) {
int len = arr.length;
tmp = new int[len];
sort(arr, 0, len - 1);
}

static void sort(int[] arr, int left, int right) {
if (left < right) {
int mid = (left + right) / 2;
sort(arr, left, mid);
sort(arr, mid + 1, right);
merge(arr, left, mid, right);
}
}

static void merge(int[] arr, int left, int mid, int right) {
int l = left;
int r = mid + 1;
int tmpIndex = 0;
while (l <= mid && r <= right) {
if (arr[l] <= arr[r]) {
tmp[tmpIndex++] = arr[l++];
} else {
tmp[tmpIndex++] = arr[r++];
}
}
while (l <= mid) {
tmp[tmpIndex++] = arr[l++];
}
while (r <= right) {
tmp[tmpIndex++] = arr[r++];
}
tmpIndex = 0;
while (left <= right) {
arr[left++] = tmp[tmpIndex++];
}
}
}

/**
* 插入排序
*
* @param arr
*/
public static void insertionSort(int[] arr) {
int len = arr.length;
for (int i = 1; i < len; ++i) {
for (int j = i - 1; j >= 0 && arr[j] > arr[j + 1]; --j) {
arr[j] ^= arr[j + 1];
arr[j + 1] ^= arr[j];
arr[j] ^= arr[j + 1];
}
}
}

/**
* 堆排序
*
* @author Qug_
*
*/
public static class HeapSort {
static void sort(int arr[]) {
heapInsert(arr);
int size = arr.length;
while (size > 1) {
// 将范围内最大的数放到后边
swap(arr, 0, size - 1);
--size;
heapify(arr, 0, size);
}
}

/**
* 建大根堆
*
* @param arr
*/
static void heapInsert(int[] arr) {
for (int i = 0; i < arr.length; ++i) {
int curIndex = i;
int fatherIndex = (curIndex - 1) / 2;
while (arr[curIndex] > arr[fatherIndex]) {
swap(arr, curIndex, fatherIndex);
curIndex = fatherIndex;
fatherIndex = (curIndex - 1) / 2;
}
}
}

/**
* 调整大根堆
*
* @param arr
* @param index
* @param size
*/
static void heapify(int[] arr, int index, int size) {
int left = (index * 2) + 1;
int right = (index * 2) + 2;
while (left < size) {
int largeIndex;
// 顺序不能倒
if (arr[left] < arr[right] && right < size) {
largeIndex = right;
} else {
largeIndex = left;
}
if (arr[largeIndex] < arr[index]) {
largeIndex = index;
break;
}
// 父节点不是最大的,调整最大堆
swap(arr, largeIndex, index);
index = largeIndex;
left = (index * 2) + 1;
right = (index * 2) + 2;
}
}

static void swap(int[] arr, int a, int b) {
arr[a] ^= arr[b];
arr[b] ^= arr[a];
arr[a] ^= arr[b];
}
}
}
文章作者: Eric Qin
文章链接: https://www.qugcloud.cn/2019/03/31/sort/
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