排序算法的Java实现全攻略

时间:2021-10-05 06:10:47

Collections.sort()

 

Java的排序可以用Collections.sort() 排序函数实现。
用Collections.sort方法对list排序有两种方法:
第一种是list中的对象实现Comparable接口,如下:

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
/**
* 根据order对User排序
*/
public class User implements Comparable<User>{
  private String name;
  private Integer order;
  public String getName() {
    return name;
  }
  public void setName(String name) {
    this.name = name;
  }
  public Integer getOrder() {
    return order;
  }
  public void setOrder(Integer order) {
    this.order = order;
  }
  public int compareTo(User arg0) {
    return this.getOrder().compareTo(arg0.getOrder());
  }
}

测试一下:

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
public class Test{
 
  public static void main(String[] args) {
    User user1 = new User();
    user1.setName("a");
    user1.setOrder(1);
    User user2 = new User();
    user2.setName("b");
    user2.setOrder(2);
    List<User> list = new ArrayList<User>();
    //此处add user2再add user1
    list.add(user2);
    list.add(user1);
    Collections.sort(list);
    for(User u : list){
      System.out.println(u.getName());
    }
  }
}

输出结果如下

?
1
2
a
b

第二种方法是根据Collections.sort重载方法来实现,例如:

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
/**
* 根据order对User排序
*/
public class User { //此处无需实现Comparable接口
  private String name;
  private Integer order;
  public String getName() {
    return name;
  }
  public void setName(String name) {
    this.name = name;
  }
  public Integer getOrder() {
    return order;
  }
  public void setOrder(Integer order) {
    this.order = order;
  }
}

主类中这样写即可:

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
public class Test{
  public static void main(String[] args) {
    User user1 = new User();
    user1.setName("a");
    user1.setOrder(1);
    User user2 = new User();
    user2.setName("b");
    user2.setOrder(2);
    List<User> list = new ArrayList<User>();
    list.add(user2);
    list.add(user1);
    
    Collections.sort(list,new Comparator<User>(){
      public int compare(User arg0, User arg1) {
        return arg0.getOrder().compareTo(arg1.getOrder());
      }
    });
    for(User u : list){
      System.out.println(u.getName());
    }
  }
}

输出结果如下

?
1
2
a
b

前者代码结构简单,但是只能根据固定的属性排序,后者灵活,可以临时指定排序项,但是代码不够简洁

择优用之。

 

常用排序算法
下面来看几种经典排序算法的Java代码实践:

冒泡排序

   

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
public static void bubbleSort(int A[], int n) {
   int i, j;
    
   for (i = 0; i < n - 1; i ++) {
     for (j = 0; j < n - i - 1; j ++) {
       if (A[j] > A[j + 1]) {
         A[j] = A[j] ^ A[j + 1];
         A[j + 1] = A[j] ^ A[j + 1];
         A[j] = A[j] ^ A[j + 1];
       }
     }
   }
 }

 

直接插入排序

    

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
public static void insertSort(int A[], int n) {
    int i, j, tmp;
   
    for (i = 1; i < n; i++) {
      tmp = A[i];
   
      for (j = i - 1; j >= 0; j--) {
        if (A[j] > tmp) {
          A[j + 1] = A[j];
        } else {
          break;
        }
      }
   
      A[j + 1] = tmp;
    }
  }

 

直接选择排序

    

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
public static void selectSort(int A[], int n) {
    int i, j, loc;
   
    for (i = 0; i < n; i++) {
      loc = i;
   
      for (j = i + 1; j < n; j++) {
        if (A[j] < A[loc]) {
          loc = j;
        }
      }
   
      if (loc != i) {
        A[i] = A[i] ^ A[loc];
        A[loc] = A[i] ^ A[loc];
        A[i] = A[i] ^ A[loc];
      }
    }
  }

 

堆排序

 

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
/**
 * 堆排序(从小到大)
 *
 * @param A
 * @param n
 */
public static void heapSort(int A[], int n) {
  int tmp;
 
  // 构建大根堆
  buildMaxHeap(A, n);
 
  for (int j = n - 1; j >= 1; j--) {
    tmp = A[0];
    A[0] = A[j];
    A[j] = tmp;
 
    maxheapIfy(A, 0, j);
  }
}
 
/**
 * 构建大根堆
 *
 * @param A
 * @param n
 */
private static void buildMaxHeap(int A[], int n) {
  for (int i = (n - 2) / 2; i >= 0; i--) {
    maxheapIfy(A, i, n);
  }
}
 
/**
 * 维护从下标i开始的最大堆
 *
 * @param A
 * @param i
 * @param n
 */
private static void maxheapIfy(int A[], int i, int n) {
  int left, right, loc;
 
  while (i < n) {
    left = 2 * i + 1;
    right = 2 * i + 2;
    loc = i;
 
    if (left < n && A[left] > A[i]) {
      i = left;
    }
 
    if (right < n && A[right] > A[i]) {
      i = right;
    }
 
    if (loc != i) {
      A[i] = A[loc] ^ A[i];
      A[loc] = A[loc] ^ A[i];
      A[i] = A[loc] ^ A[i];
    } else {
      break;
    }
  }
}

 

快速排序

 

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
public static void quickSort(int A[], int bt, int ed) {
  if (bt < ed) {
    int pivot = pivotPartition(A, bt, ed);
 
    quickSort(A, bt, pivot - 1);
 
    quickSort(A, pivot + 1, ed);
  }
}
 
private static void swapVar(int A[], int bt, int ed) {
  int mid = bt + (ed - bt) / 2;
 
  if (mid != bt) {
    A[bt] = A[bt] ^ A[mid];
    A[mid] = A[bt] ^ A[mid];
    A[bt] = A[bt] ^ A[mid];
  }
}
 
private static int pivotPartition(int A[], int bt, int ed) {
  // 取中间值作为stand,防止数组有序出现O(n^2)情况
  swapVar(A, bt, ed);
 
  int stand = A[bt];
 
  while (bt < ed) {
    while (bt < ed && A[ed] >= stand) {
      ed--;
    }
    if (bt < ed) {
      A[bt++] = A[ed];
    }
 
    while (bt < ed && A[bt] <= stand) {
      bt++;
    }
    if (bt < ed) {
      A[ed--] = A[bt];
    }
  }
 
  A[bt] = stand;
 
  return bt;
}

归并排序

  

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
public static void mergeSort(int A[], int bt, int ed) {
   if (bt < ed) {
     int mid = bt + (ed - bt) / 2;
  
     mergeSort(A, bt, mid);
  
     mergeSort(A, mid + 1, ed);
  
     mergeArray(A, bt, mid, ed);
   }
 }
  
 private static void mergeArray(int A[], int bt, int mid, int ed) {
   int i, j, k, len = ed - bt + 1;
   int tmp[] = new int[len];
  
   for (i = bt, j = mid + 1, k = 0; i <= mid && j <= ed; k++) {
     if (A[i] <= A[j]) {
       tmp[k] = A[i++];
     } else {
       tmp[k] = A[j++];
     }
   }
  
   while (i <= mid) {
     tmp[k++] = A[i++];
   }
  
   while (j <= ed) {
     tmp[k++] = A[j++];
   }
  
   for (i = 0; i < k; i++) {
     A[bt + i] = tmp[i];
   }
 }

 

测试程序

 来将以上算法归纳总结一下:

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
import java.util.Scanner;
  
 public class JavaSort {
   public static void main(String args[]) {
     Scanner cin = new Scanner(System.in);
  
     int A[], n;
  
     while (cin.hasNext()) {
       n = cin.nextInt();
       A = new int[n];
  
       for (int i = 0; i < n; i++) {
         A[i] = cin.nextInt();
       }
  
       // bubbleSort(A, n);
  
       // insertSort(A, n);
  
       // selectSort(A, n);
  
       // heapSort(A, n);
  
       // quickSort(A, 0, n - 1);
  
       mergeSort(A, 0, n - 1);
  
       printArr(A);
     }
   }
  
   /**
    * 归并排序
    *
    * @param A
    * @param bt
    * @param ed
    */
   public static void mergeSort(int A[], int bt, int ed) {
     if (bt < ed) {
       int mid = bt + (ed - bt) / 2;
  
       mergeSort(A, bt, mid);
  
       mergeSort(A, mid + 1, ed);
  
       mergeArray(A, bt, mid, ed);
     }
   }
  
   /**
    * 合并数组
    *
    * @param A
    * @param bt
    * @param mid
    * @param ed
    */
   private static void mergeArray(int A[], int bt, int mid, int ed) {
     int i, j, k, len = ed - bt + 1;
     int tmp[] = new int[len];
  
     for (i = bt, j = mid + 1, k = 0; i <= mid && j <= ed; k++) {
       if (A[i] <= A[j]) {
         tmp[k] = A[i++];
       } else {
         tmp[k] = A[j++];
       }
     }
  
     while (i <= mid) {
       tmp[k++] = A[i++];
     }
  
     while (j <= ed) {
       tmp[k++] = A[j++];
     }
  
     for (i = 0; i < k; i++) {
       A[bt + i] = tmp[i];
     }
   }
  
   /**
    * 快速排序
    *
    * @param A
    * @param bt
    * @param ed
    */
   public static void quickSort(int A[], int bt, int ed) {
     if (bt < ed) {
       int pivot = pivotPartition(A, bt, ed);
  
       quickSort(A, bt, pivot - 1);
  
       quickSort(A, pivot + 1, ed);
     }
   }
  
   private static void swapVar(int A[], int bt, int ed) {
     int mid = bt + (ed - bt) / 2;
  
     if (mid != bt) {
       A[bt] = A[bt] ^ A[mid];
       A[mid] = A[bt] ^ A[mid];
       A[bt] = A[bt] ^ A[mid];
     }
   }
  
   /**
    * 快排寻找基准点位置
    *
    * @param A
    * @param bt
    * @param ed
    * @return
    */
   private static int pivotPartition(int A[], int bt, int ed) {
     // 取中间值作为stand,防止数组有序出现O(n^2)情况
     swapVar(A, bt, ed);
  
     int stand = A[bt];
  
     while (bt < ed) {
       while (bt < ed && A[ed] >= stand) {
         ed--;
       }
       if (bt < ed) {
         A[bt++] = A[ed];
       }
  
       while (bt < ed && A[bt] <= stand) {
         bt++;
       }
       if (bt < ed) {
         A[ed--] = A[bt];
       }
     }
  
     A[bt] = stand;
  
     return bt;
   }
  
   /**
    * 堆排序(从小到大)
    *
    * @param A
    * @param n
    */
   public static void heapSort(int A[], int n) {
     int tmp;
  
     // 构建大根堆
     buildMaxHeap(A, n);
  
     for (int j = n - 1; j >= 1; j--) {
       tmp = A[0];
       A[0] = A[j];
       A[j] = tmp;
  
       maxheapIfy(A, 0, j);
     }
   }
  
   /**
    * 构建大根堆
    *
    * @param A
    * @param n
    */
   private static void buildMaxHeap(int A[], int n) {
     for (int i = (n - 2) / 2; i >= 0; i--) {
       maxheapIfy(A, i, n);
     }
   }
  
   /**
    * 维护从下标i开始的最大堆
    *
    * @param A
    * @param i
    * @param n
    */
   private static void maxheapIfy(int A[], int i, int n) {
     int left, right, loc;
  
     while (i < n) {
       left = 2 * i + 1;
       right = 2 * i + 2;
       loc = i;
  
       if (left < n && A[left] > A[i]) {
         i = left;
       }
  
       if (right < n && A[right] > A[i]) {
         i = right;
       }
  
       if (loc != i) {
         A[i] = A[loc] ^ A[i];
         A[loc] = A[loc] ^ A[i];
         A[i] = A[loc] ^ A[i];
       } else {
         break;
       }
     }
   }
  
   /**
    * 直接选择排序
    *
    * @param A
    * @param n
    */
   public static void selectSort(int A[], int n) {
     int i, j, loc;
  
     for (i = 0; i < n; i++) {
       loc = i;
  
       for (j = i + 1; j < n; j++) {
         if (A[j] < A[loc]) {
           loc = j;
         }
       }
  
       if (loc != i) {
         A[i] = A[i] ^ A[loc];
         A[loc] = A[i] ^ A[loc];
         A[i] = A[i] ^ A[loc];
       }
     }
   }
  
   /**
    * 直接插入排序
    *
    * @param A
    * @param n
    */
   public static void insertSort(int A[], int n) {
     int i, j, tmp;
  
     for (i = 1; i < n; i++) {
       tmp = A[i];
  
       for (j = i - 1; j >= 0; j--) {
         if (A[j] > tmp) {
           A[j + 1] = A[j];
         } else {
           break;
         }
       }
  
       A[j + 1] = tmp;
     }
   }
  
   /**
    * 冒泡排序
    *
    * @param A
    * @param n
    */
   public static void bubbleSort(int A[], int n) {
     int i, j;
  
     for (i = 0; i < n - 1; i++) {
       for (j = 0; j < n - i - 1; j++) {
         if (A[j] > A[j + 1]) {
           A[j] = A[j] ^ A[j + 1];
           A[j + 1] = A[j] ^ A[j + 1];
           A[j] = A[j] ^ A[j + 1];
         }
       }
     }
   }
  
   /**
    * 打印数组
    *
    * @param A
    */
   public static void printArr(int A[]) {
     for (int i = 0; i < A.length; i++) {
       if (i == A.length - 1) {
         System.out.printf("%d\n", A[i]);
       } else {
         System.out.printf("%d ", A[i]);
       }
     }
   }
 }