数据结构系列第六部分：排序，Github 爆火的《高并发秒杀顶级教程》
SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
String date1Str = simpleDateFormat.format(oriData);
System.out.println("排序前的时间是=" + date1Str);
//调用插入排序算法
insertSort(arr);
System.out.println("插入排序后" + Arrays.toString(arr));
Date termiData = new Date();
String date2Str = simpleDateFormat.format(termiData);
System.out.println("排序前的时间是=" + date2Str);
}
/**
插入算法的实现
所以说，就算方法有返回值，而 main 中没有设置返回值，也是可以的，就像是工具类的方法
@param originalArr 待排序的数组
*/
public static void insertSort(int[] originalArr) {
for (int i = 1; i < originalArr.length; i++) {
//待插入数的值
int insertValue = originalArr[i];
//想要插入的位置
int insertIndex = i - 1;
//需要通过算法整理来理解比较好
while (insertIndex >= 0 && insertValue < originalArr[insertIndex]) {
originalArr[insertIndex + 1] = originalArr[insertIndex];
insertIndex -= 1;
}
originalArr[insertIndex + 1] = insertValue;
}
}
}
[](
)6 希尔排序
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[](
)6.1 定义
希尔排序是希尔于 1959 年提出的一种排序算法。希尔排序也是一种插入排序，它是简单插入排序经过改进之后的一个更高效的版本，也称为缩小增量排序。
希尔排序的基本思想是：把记录按下标的一定增量分组，对每组使用直接插入排序算法排序；随着增量逐渐减少，每组包含的关键词越来越多，当增量减至 1 时，整个文件恰被分成一组，算法便终止。
[](
)6.2 思路图解
[](
)6.3 代码实现
package sort;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Arrays;
import java.util.Date;
/**
有些算法就像是数学公式，光看看是不能理解的，有些时候你要将他们背下来
我确实没看懂，先记下来，之后慢慢回顾
*/
public class ShellSort {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {-1, 4, 78, 3, 67, 7};
System.out.println("插入排序前" + Arrays.toString(arr));
Date oriData = new Date();
SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
String date1Str = simpleDateFormat.format(oriData);
System.out.println("排序前的时间是=" + date1Str);
//调用插入排序算法
bubbleShellSort(arr);
System.out.println("插入排序后" + Arrays.toString(arr));
Date termiData = new Date();
String date2Str = simpleDateFormat.format(termiData);
System.out.println("排序前的时间是=" + date2Str);
}
/**
交换式希尔排序：效率较低
@param originalArr
*/
public static void bubbleShellSort(int[] originalArr) {
int temp = 0;
int count = 0;
//这个循环意味着算法中的步长，也就是每次分为 gap 组
for (int gap = originalArr.length / 2; gap > 0; gap /= 2) {
for (int i = gap; i < originalArr.length; i++) {
// 遍历各组中所有的元素(共 gap 组，每组有个元素), 步长 gap
for (int j = i - gap; j >= 0; j -= gap) {
// 如果当前元素大于加上步长后的那个元素，说明交换
if (originalArr[j] > originalArr[j + gap]) {
temp = originalArr[j];
originalArr[j] = originalArr[j + gap];
originalArr[j + gap] = temp;
}
}
}
System.out.println("希尔排序第" + (++count) + "轮 =" + Arrays.toString(originalArr));
}
}
/**
移位式希尔排序：效率较高
@param originalArr
*/
public static void insertShellSort(int[] originalArr) {
// 增量 gap, 并逐步的缩小增量
for (int gap = originalArr.length / 2; gap > 0; gap /= 2) {
// 从第 gap 个元素，逐个对其所在的组进行直接插入排序
for (int i = gap; i < originalArr.length; i++) {
int j = i;
int temp = originalArr[j];
if (originalArr[j] < originalArr[j - gap]) {
while (j - gap >= 0 && temp < originalArr[j - gap]) {
//移动
originalArr[j] = originalArr[j - gap];
j -= gap;
}
//当退出 while 后，就给 temp 找到插入的位置
originalArr[j] = temp;
}
}
}
}
}
[](
)7 快速排序
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[](
)7.1 定义
快速排序（Quicksort）是对冒泡排序的一种改进。
快速排序的基本思想是：通过一趟排序，将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小，然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。
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)7.2 思路图解
关于快速排序可以参考这个博主的讲解，我认为是讲解的非常好的，对应的书籍是《啊哈，算法》。【[传送门](
)】
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)7.3 代码实现
package sort;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Arrays;
import java.util.Date;
public class QuickSort {
public static void main(String[] args) {
// 创建要给 80000 个的随机的数组，且每一个元素值是在[0, 8000000) 之间的整数
// int[] arr = new int[80000];
// for (int i = 0; i < 80000; i++) {
// arr[i] = (int) (Math.random() * 8000000);
int[] arr = {-1, 4, 78, 3, 67, 7};
System.out.println("插入排序前" + Arrays.toString(arr));
Date oriData = new Date();
SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
String date1Str = simpleDateFormat.format(oriData);
System.out.println("排序前的时间是=" + date1Str);
//调用插入排序算法
quickSort(arr,0,arr.length-1);
System.out.println("插入排序后" + Arrays.toString(arr));
Date termiData = new Date();
String date2Str = simpleDateFormat.format(termiData);
System.out.println("排序后的时间是=" + date2Str);
}
public static void quickSort(int[] originalArr,int left, int right){
// 递归需要一个终止条件
if (left > right) {
return;
}
//左下标
int l = left;
//右下标
int r = right;
// 基准值，惯例使用最右边的值为基准值
int benchmark = originalArr[left];
// 用来交换的临时变量
int temp;
while (l < r) {
// 顺序很重要，要先从右往左找
// // 当 l< r 之后， l++ 或者 r-- 之后就会是相等了
while (originalArr[r] >= benchmark && l < r) {
r--;
}
while (originalArr[l] <= benchmark && l < r) {
l++;
}
//交换两个数在数组中的位置
if (l < r) {
temp = originalArr[l];
originalArr[l] = originalArr[r];
originalArr[r] = temp;
}
}
originalArr[left] = originalArr[l];
originalArr[l] = benchmark;
quickSort(originalArr, left, l - 1);
quickSort(originalArr, r + 1, right);
}
}
[](
)8 归并排序
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[](
)8.1 定义
归并排序是利用归并的思想实现的排序方法，该算法采用经典的分治（divide-and-conquer）策略。
分治法将问题分成一些小的问题然后递归求解，而治的阶段则将分的阶段得到的各答案“修补”在一起，即分而治之。
[](
)8.2 思路图解
重点主要放在“治”上，在每次将几个有序表合并的时候，借助一个临时数组用来比较存放。
[](
)8.3 代码实现
package sort;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Arrays;
import java.util.Date;
public class MergetSort {
public static void main(String[] args) {
// 创建要给 80000 个的随机的数组，且每一个元素值是在[0, 8000000) 之间的整数
// int[] arr = new int[80000];
// for (int i = 0; i < 80000; i++) {
// arr[i] = (int) (Math.random() * 8000000);
int[] arr = {-1, 4, 78, 3, 67, 7};
System.out.println("插入排序前" + Arrays.toString(arr));
Date oriData = new Date();
SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
String date1Str = simpleDateFormat.format(oriData);
System.out.println("排序前的时间是=" + date1Str);
//调用插入排序算法
//归并排序需要一个额外空间
int[] temp = new int[arr.length];
mergeSort(arr,0,arr.length-1,temp);
System.out.println("插入排序后" + Arrays.toString(arr));
Date termiData = new Date();
String date2Str = simpleDateFormat.format(termiData);
System.out.println("排序前的时间是=" + date2Str);
}
//分+合方法
public static void mergeSort(int[] arr, int left, int right, int[] temp) {
if(left < right) {
int mid = (left + right) / 2;
//向左递归进行分解
mergeSort(arr, left, mid, temp);
//向右递归进行分解
mergeSort(arr, mid + 1, right, temp);
//合并
merge(arr, left, mid, right, temp);
}
}
//合并的方法
/**
@param arr 排序的原始数组
@param left 左边有序序列的初始索引
@param mid 中间索引
@param right 右边索引
@param temp 做中转的数组
*/
public static void merge(int[] arr, int left, int mid, int right, int[] temp) {
// 初始化 i, 左边有序序列的初始索引
int i = left;
//初始化 j, 右边有序序列的初始索引
int j = mid + 1;
// 指向 temp 数组的当前索引
int t = 0;
//(一)
//先把左右两边(有序)的数据按照规则填充到 temp 数组
//直到左右两边的有序序列，有一边处理完毕为止
while (i <= mid && j <= right) {
//如果左边的有序序列的当前元素，小于等于右边有序序列的当前元素
//即将左边的当前元素，填充到 temp 数组
//然后 t++, i++
if(arr[i] <= arr[j]) {
temp[t] = arr[i];
t += 1;
i += 1;
} else { //反之,将右边有序序列的当前元素，填充到 temp 数组
temp[t] = arr[j];
t += 1;
j += 1;
}
}
//(二)
//把有剩余数据的一边的数据依次全部填充到 temp
//左边的有序序列还有剩余的元素，就全部填充到 temp
while( i <= mid) {
temp[t] = arr[i];
t += 1;
i += 1;
}
//右边的有序序列还有剩余的元素，就全部填充到 temp
while( j <= right) {
temp[t] = arr[j];
t += 1;
j += 1;
}
//(三)
//将 temp 数组的元素拷贝到 arr
//注意，并不是每次都拷贝所有
t = 0;
int tempLeft = left;
//第一次合并 tempLeft = 0 , right = 1 // tempLeft = 2 right = 3 // tL=0 ri=3
//最后一次 tempLeft = 0 right = 7
while(tempLeft <= right) {
arr[tempLeft] = temp[t];
t += 1;
tempLeft += 1;
}
}
}
[](
)9 基数排序
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[](
)9.1 定义
基数排序属于桶排序，顾名思义，它是通过键值的各个位的值，将要排序的元素分配至某些“桶”中，以达到排序的作用。
它是 1887 年赫尔曼·何乐礼发明的。它是这样实现的：将整数按位数切割成不同的数字，然后按每个位数分别比较。
基数排序基本思想是：将所有待比较数值统一为同样的数位长度，数位较短的数前面补零。然后，从最低位开始，依次进行一次排序。这样从最低位排序一直到最高位排序完成以后, 数列就变成一个有序序列。
[](
)9.2 思路图解
用通过基数排序来对{53,3,542,748,14,214}进行排序。
[](
)9.3 代码实现
package sort;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Arrays;
import java.util.Date;
public class RadixSort {
public static void main(String[] args) {
// 创建要给 80000 个的随机的数组，且每一个元素值是在[0, 8000000) 之间的整数
// int[] arr = new int[80000];
// for (int i = 0; i < 80000; i++) {
// arr[i] = (int) (Math.random() * 8000000);
int[] arr = {-1, 4, 78, 3, 67, 7};
System.out.println("插入排序前" + Arrays.toString(arr));
Date oriData = new Date();
SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
String date1Str = simpleDateFormat.format(oriData);
System.out.println("排序前的时间是=" + date1Str);
//调用插入排序算法
radixSort(arr);
System.out.println("插入排序后" + Arrays.toString(arr));
Date termiData = new Date();
String date2Str = simpleDateFormat.format(termiData);
System.out.println("排序前的时间是=" + date2Str);
}
public static void radixSort(int[] originalArr){
//根据前面的推导过程，我们可以得到最终的基数排序代码
//1. 得到数组中最大的数的位数
int max = originalArr[0]; //假设第一数就是最大数
for(int i = 1; i < originalArr.length; i++) {
if (originalArr[i] > max) {
max = originalArr[i];
}
}
//得到最大数是几位数
int maxLength = (max + "").length();
//定义一个二维数组，表示 10 个桶, 每个桶就是一个一维数组
//说明
//1. 二维数组包含 10 个一维数组
//2. 为了防止在放入数的时候，数据溢出，则每个一维数组(桶)，大小定为 arr.length
//3. 名明确，基数排序是使用空间换时间的经典算法
int[][] bucket = new int[10][originalArr.length];
//为了记录每个桶中，实际存放了多少个数据,我们定义一个一维数组来记录各个桶的每次放入的数据个数
//可以这里理解。比如：bucketElementCounts[0] , 记录的就是 bucket[0] 桶的放入数据个数
int[] bucketElementCounts = new int[10];
//这里我们使用循环将代码处理
for(int i = 0 , n = 1; i < maxLength; i++, n *= 10) {
//(针对每个元素的对应位进行排序处理)， 第一次是个位，第二次是十位，第三次是百位..
for(int j = 0; j < originalArr.length; j++) {
还未添加个人签名 2021.03.18 加入
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