十大经典排序算法最强总结(含Java代码实现)

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。

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

0.5 算法分类

十大经典排序算法最强总结(含Java代码实现)

0.6 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。
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。 

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

/**
    * 冒泡排序
    *
    * @param array
    * @return
    */
    public static int[] bubbleSort(int[] array) {
        if (array.length == 0)
            return array;
        for (int i = 0; i < array.length; i++)
            for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++)
                if (array[j + 1] < array[j]) {
                    int temp = array[j + 1];
                    array[j + 1] = array[j];
                    array[j] = temp;
                }
        return array;
    }

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)

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