Java實現幾種常見排序方法（下）

 插入排序的工作原理是通過構建有序序列，對於未排序資料，在已排序序列中從後向前掃描，找到相應位置並插入。其具體步驟參見代碼及注釋。

/**<br /> * 插入排序<br/><br /> * <ul><br /> * <li>從第一個元素開始，該元素可以認為已經被排序</li><br /> * <li>取出下一個元素，在已經排序的元素序列中從後向前掃描</li><br /> * <li>如果該元素（已排序）大於新元素，將該元素移到下一位置</li><br /> * <li>重複步驟3，直到找到已排序的元素小於或者等於新元素的位置</li><br /> * <li>將新元素插入到該位置中</li><br /> * <li>重複步驟2</li><br /> * </ul><br /> *<br /> * @param numbers<br /> */<br />public static void insertSort(int[] numbers) {<br />int size = numbers.length, temp, j;<br />for(int i=1; i<size; i++) {<br />temp = numbers[i];<br />for(j = i; j > 0 && temp < numbers[j-1]; j--)<br />numbers[j] = numbers[j-1];<br />numbers[j] = temp;<br />}<br />}

 

歸併排序是建立在歸併操作上的一種有效排序演算法，歸併是指將兩個已經排序的序列合并成一個序列的操作。參考代碼如下：

/**<br /> * 歸併排序<br/><br /> * <ul><br /> * <li>申請空間，使其大小為兩個已經排序序列之和，該空間用來存放合并後的序列</li><br /> * <li>設定兩個指標，最初位置分別為兩個已經排序序列的起始位置</li><br /> * <li>比較兩個指標所指向的元素，選擇相對小的元素放入到合并空間，並移動指標到下一位置</li><br /> * <li>重複步驟3直到某一指標達到序列尾</li><br /> * <li>將另一序列剩下的所有元素直接複製到定序序列尾</li><br /> * </ul><br /> * 演算法參考：<a href="http://www.cnitblog.com/intrl/" mce_href="http://www.cnitblog.com/intrl/">Java部落</a><br /> *<br /> * @param numbers<br /> */<br />public static void mergeSort(int[] numbers, int left, int right) {<br />int t = 1;// 每組元素個數<br />int size = right - left + 1;<br />while (t < size) {<br />int s = t;// 本次迴圈每組元素個數<br />t = 2 * s;<br />int i = left;<br />while (i + (t - 1) < size) {<br />merge(numbers, i, i + (s - 1), i + (t - 1));<br />i += t;<br />}<br />if (i + (s - 1) < right)<br />merge(numbers, i, i + (s - 1), right);<br />}<br />}<br />/**<br /> * 歸併演算法實現<br /> *<br /> * @param data<br /> * @param p<br /> * @param q<br /> * @param r<br /> */<br />private static void merge(int[] data, int p, int q, int r) {<br />int[] B = new int[data.length];<br />int s = p;<br />int t = q + 1;<br />int k = p;<br />while (s <= q && t <= r) {<br />if (data[s] <= data[t]) {<br />B[k] = data[s];<br />s++;<br />} else {<br />B[k] = data[t];<br />t++;<br />}<br />k++;<br />}<br />if (s == q + 1)<br />B[k++] = data[t++];<br />else<br />B[k++] = data[s++];<br />for (int i = p; i <= r; i++)<br />data[i] = B[i];<br />}

 

將之前介紹的所有排序演算法整理成NumberSort類，代碼

/**<br /> * BubbleSort.class<br /> */<br />package test.sort;<br />import java.util.Random;<br />/**<br /> * Java實現的排序類<br /> *<br /> * @author cyq<br /> *<br /> */<br />public class NumberSort {<br />/**<br /> * 私人構造方法，禁止執行個體化<br /> */<br />private NumberSort() {<br />super();<br />}<br />/**<br /> * 冒泡法排序<br/><br /> * <ul><br /> * <li>比較相鄰的元素。如果第一個比第二個大，就交換他們兩個。</li><br /> * <li>對每一對相鄰元素作同樣的工作，從開始第一對到結尾的最後一對。在這一點，最後的元素應該會是最大的數。</li><br /> * <li>針對所有的元素重複以上的步驟，除了最後一個。</li><br /> * <li>持續每次對越來越少的元素重複上面的步驟，直到沒有任何一對數字需要比較。</li><br /> * </ul><br /> *<br /> * @param numbers<br /> * 需要排序的整型數組<br /> */<br />public static void bubbleSort(int[] numbers) {<br />int temp; // 記錄臨時中間值<br />int size = numbers.length; // 數組大小<br />for (int i = 0; i < size - 1; i++) {<br />for (int j = i + 1; j < size; j++) {<br />if (numbers[i] < numbers[j]) { // 交換兩數的位置<br />temp = numbers[i];<br />numbers[i] = numbers[j];<br />numbers[j] = temp;<br />}<br />}<br />}<br />}<br />/**<br /> * 快速排序<br/><br /> * <ul><br /> * <li>從數列中挑出一個元素，稱為“基準”</li><br /> * <li>重新排序數列，所有元素比基準值小的擺放在基準前面，所有元素比基準值大的擺在基準的後面（相同的數可以到任一邊）。在這個分割之後，<br /> * 該基準是它的最後位置。這個稱為分割（partition）操作。</li><br /> * <li>遞迴地把小於基準值元素的子數列和大於基準值元素的子數列排序。</li><br /> * </ul><br /> *<br /> * @param numbers<br /> * @param start<br /> * @param end<br /> */<br />public static void quickSort(int[] numbers, int start, int end) {<br />if (start < end) {<br />int base = numbers[start]; // 選定的基準值（第一個數值作為基準值）<br />int temp; // 記錄臨時中間值<br />int i = start, j = end;<br />do {<br />while ((numbers[i] < base) && (i < end))<br />i++;<br />while ((numbers[j] > base) && (j > start))<br />j--;<br />if (i <= j) {<br />temp = numbers[i];<br />numbers[i] = numbers[j];<br />numbers[j] = temp;<br />i++;<br />j--;<br />}<br />} while (i <= j);<br />if (start < j)<br />quickSort(numbers, start, j);<br />if (end > i)<br />quickSort(numbers, i, end);<br />}<br />}<br />/**<br /> * 選擇排序<br/><br /> * <ul><br /> * <li>在未排序序列中找到最小元素，存放到排序序列的起始位置</li><br /> * <li>再從剩餘未排序元素中繼續尋找最小元素，然後放到排序序列末尾。</li><br /> * <li>以此類推，直到所有元素均排序完畢。</li><br /> * </ul><br /> *<br /> * @param numbers<br /> */<br />public static void selectSort(int[] numbers) {<br />int size = numbers.length, temp;<br />for (int i = 0; i < size; i++) {<br />int k = i;<br />for (int j = size - 1; j > i; j--) {<br />if (numbers[j] < numbers[k])<br />k = j;<br />}<br />temp = numbers[i];<br />numbers[i] = numbers[k];<br />numbers[k] = temp;<br />}<br />}<br />/**<br /> * 插入排序<br/><br /> * <ul><br /> * <li>從第一個元素開始，該元素可以認為已經被排序</li><br /> * <li>取出下一個元素，在已經排序的元素序列中從後向前掃描</li><br /> * <li>如果該元素（已排序）大於新元素，將該元素移到下一位置</li><br /> * <li>重複步驟3，直到找到已排序的元素小於或者等於新元素的位置</li><br /> * <li>將新元素插入到該位置中</li><br /> * <li>重複步驟2</li><br /> * </ul><br /> *<br /> * @param numbers<br /> */<br />public static void insertSort(int[] numbers) {<br />int size = numbers.length, temp, j;<br />for (int i = 1; i < size; i++) {<br />temp = numbers[i];<br />for (j = i; j > 0 && temp < numbers[j - 1]; j--)<br />numbers[j] = numbers[j - 1];<br />numbers[j] = temp;<br />}<br />}<br />/**<br /> * 歸併排序<br/><br /> * <ul><br /> * <li>申請空間，使其大小為兩個已經排序序列之和，該空間用來存放合并後的序列</li><br /> * <li>設定兩個指標，最初位置分別為兩個已經排序序列的起始位置</li><br /> * <li>比較兩個指標所指向的元素，選擇相對小的元素放入到合并空間，並移動指標到下一位置</li><br /> * <li>重複步驟3直到某一指標達到序列尾</li><br /> * <li>將另一序列剩下的所有元素直接複製到定序序列尾</li><br /> * </ul><br /> * 演算法參考：<a href="http://www.cnitblog.com/intrl/" mce_href="http://www.cnitblog.com/intrl/">Java部落</a><br /> *<br /> * @param numbers<br /> */<br />public static void mergeSort(int[] numbers, int left, int right) {<br />int t = 1;// 每組元素個數<br />int size = right - left + 1;<br />while (t < size) {<br />int s = t;// 本次迴圈每組元素個數<br />t = 2 * s;<br />int i = left;<br />while (i + (t - 1) < size) {<br />merge(numbers, i, i + (s - 1), i + (t - 1));<br />i += t;<br />}<br />if (i + (s - 1) < right)<br />merge(numbers, i, i + (s - 1), right);<br />}<br />}<br />/**<br /> * 歸併演算法實現<br /> *<br /> * @param data<br /> * @param p<br /> * @param q<br /> * @param r<br /> */<br />private static void merge(int[] data, int p, int q, int r) {<br />int[] B = new int[data.length];<br />int s = p;<br />int t = q + 1;<br />int k = p;<br />while (s <= q && t <= r) {<br />if (data[s] <= data[t]) {<br />B[k] = data[s];<br />s++;<br />} else {<br />B[k] = data[t];<br />t++;<br />}<br />k++;<br />}<br />if (s == q + 1)<br />B[k++] = data[t++];<br />else<br />B[k++] = data[s++];<br />for (int i = p; i <= r; i++)<br />data[i] = B[i];<br />}</p><p>}<br />

數字排序演算法通常用來作為演算法入門課程的基本內容，在實際應用（尤其是普通商業軟體）中使用的頻率較低，但是通過排序演算法的實現，可以深入瞭解電腦語言的特點，可以以此作為學習各種程式設計語言的基礎。