6种排序算法的简洁实现:冒泡、选择、插入、归并、快速、堆(一)

2014-11-24 08:20:09 · 作者: · 浏览: 1

注释写得已经非常详细了,有兴趣的可以瞧瞧。

源码&注释

package cn.fansunion.common.suanfa;

/**
 * 排序工具类
 *
 * @author LeiWen@FansUnion.cn
 *
 */
public final class SortingUtils {

    public static boolean debug = false;

    // 不允许实例化
    private SortingUtils() {

    }

    /**
     * 冒泡排序:最容易理解的排序方法
     */
    public static void bubbleSort(int[] array) {
        boolean needNextPass = true;

        int length = array.length;
        // 遍历N-1次,从第“2”个元素开始
        for (int index = 1; index < length; index++) {
            // 需要下一次排序
            if (needNextPass) {
                needNextPass = false;
                // 遍历N-index次
                for (int i = 0; i < length - index; i++) {
                    if (array[i] > array[i + 1]) {
                        swap(array, i, i + 1);
                        // 需要下一次排序
                        needNextPass = true;
                    }
                }
            } else {
                // 已经有序了
                return;
            }
            debug(array);
        }

    }

    /**
     * 选择排序
     */
    public static void selectionSort(int[] array) {
        for (int index = array.length - 1; index >= 1; index--) {

            // 假设第0个是当前最大的
            int curMaxValue = array[0];
            int curMaxIndex = 0;

            // 查找最大的元素 array[1..index]
            for (int j = 1; j <= index; j++) {
                // 找到比当前值更大的元素
                if (curMaxValue < array[j]) {
                    curMaxValue = array[j];
                    curMaxIndex = j;
                }
            }

            // 交换元素
            if (curMaxIndex != index) {
                array[curMaxIndex] = array[index];
                array[index] = curMaxValue;
            }
            debug(array);
        }
    }

    /**
     * 插入排序(容易理解,代码有一点难懂)
     */
    public static void insertionSort(int[] array) {
        int length = array.length;
        for (int index = 1; index < length; index++) {
            // 插入 array[index]到一个已经有序的子列表 array[0..i-1],使得 array[0..i] 是有序的。
            int curElement = array[index];
            int k = -1;
            // 从index的前面元素中,找到一个比array[index]大的元素
            for (k = index - 1; k >= 0 && array[k] > curElement; k--) {
                array[k + 1] = array[k];
            }
            // 插入当前元素到 array[k+1]
            array[k + 1] = curElement;
            debug(array);
        }
    }

    /**
     * 快速排序:对所有元素排序。(递归实现,不容易理解)
     */
    public static void quickSort(int[] array) {
        quickSort(array, 0, array.length - 1);
    }

    /**
     * 快速排序:对某个区间的元素进行排序。
     */
    public static void quickSort(int[] array, int left, int right) {
        int leftIndex = left;
        int rightIndex = right;
        // 选取中间的数作为主元
        int middle = array[(leftIndex + rightIndex) / 2];

        do {

            // 在middle元素的左边,找到第1个比middle大的数
            while (array[leftIndex] < middle && leftIndex < right) {
                // 如果左边的数小于中间的数,则一直向右移动
                // System.out.println(array[leftIndex] + "大于" + middle);
                leftIndex++;
            }

            // 在middle元素的右边,找到第1个比middle小的数
            while (array[rightIndex] > middle && rightIndex > left) {
                // System.out.println(array[rightIndex] + "小于" + middle);
                rightIndex--;
            }

            // 将左边大的数和右边的小数交换
            if (leftIndex <= rightIndex) {
                swap(array, leftIndex, rightIndex);
                leftIndex++;
                rightIndex--;
            }
            debug(array);
        } while (leftIndex <= rightIndex);// 当两者交错时停止,每遍历一次,[...]

        // 递归:对子区间的元素快速排序
        if (leftIndex < right) {
            quickSort(array, leftIndex, right);
        }

        // 递归:对子区间的元素快速排序
        if (rightIndex > left) {
            quickSort(array, left, rightIndex);
        }
    }

    /**
     * 交换数组中的2个元素
     *
     * @param array
     *            数组
     * @param i
     *            第1个索引
     * @param j
     *            第2个索引
     */
    private static void swap(int[] array, int i, int j) {
        if (array == null || array.length == 1) {
            return;
        }
        int temp = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = temp;

    }

    /**
     * 归并排序(递归实现,不容易理解)
     */
    public static void mergeSort(int[] array) {
        int length = array.length;
        // 长度大于1的数组,默认为“无序”;否则,默认为“有序”
        if (length > 1) {
            // 归并排序第一部分
            int[] firstHalf = new int[length / 2];
            System.arraycopy(array, 0, firstHalf, 0, length / 2);
            mergeSort(firstHalf);

            // 归并排序第二部分
            int secondHalfLength = length - length / 2;
            int[] secondHalf = new int[secondHalfLength];
            System.arraycopy(array, length / 2, secondHalf, 0, secondHalfLength);
            mergeSort(secondHalf);

            // 合并第一部分和第二部分
            int[] temp = merge(firstHalf, secondHalf);
            System.arraycopy(temp, 0, array, 0, temp.length);
        }
    }

    /**
     * 把2个有序的数组合并成1个有序的数组
     */
    private static int[] merge(int[] array1, int[] array2) {
        int length1 = array1.length;
        int length2 = array2.length;
        int[] resultArray = new int[length1 + length2];

        int curIndex1 = 0; // array1的当前索引
        int curIndex2 = 0; // array2的当前索引
        int curIndexTemp = 0; // temp的当前索引

        while (curIndex1 < length1 && curIndex2 < length2) {
            if (array1[curIndex1] < array2[curIndex2]) {
                resultArray[curIndexTemp++] = array1[curIndex1++];
            } else {
                resultArray[curIndexTemp++] = array2[curIndex2++];
            }
        }

        while (curIndex1 < length1) {
            resultArray[curIndexTemp++] = array1[curIndex1++];
        }

        while (curIndex2 < length2) {
            resultArray[curIndexTemp++] = array2[curIndex2++];
        }

        return resultArray;
    }

    /**
     * 打印数组
     */
    private static void print(int[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.print(array[i] + "  ");
        }
        System.out.println();
    }

    // 如果是debug模式,打印数组
    private static void debug(int[] array) {
        if (!debug) {
            return;
        }
        System.out.print("[debug]");
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.print(array[i] + "  ");
        }
        System.out.println();
    }

    private static void println(Object object) {
        System.out.println(object);
    }

    /**
     * 堆排序(太复杂,很难懂)
     * 

* 堆的实现通过构造二叉堆(binary heap),实为二叉树的一种;由于其应用的普遍性,当不加限定时,均指该数据结构的这种实现。 *

* 这种数据结构具有以下性质。 任意节点小于它的所有后裔,最小元在堆的根上(堆序性)。 堆总是一棵完全树。 * *

* 1.每次从数组添加一个元素来创建堆 *

* 2.通过重复从堆中删除根 *

* 3.重建堆来对数组排序。 */ public static void heapSort(int array[]) { // 创建堆 for (int i = 1; i < array.length; i++) { makeHeap(array, i); } // 删除根,重建堆,使得数组有序 for (int last = array.length - 1; last > 0;) { swap(array, 0, last); rebuildHeap(array, last--); debug(array); } } /** * 假设[0..k-1]是一个堆,把array[k]加入到堆中 */ private static void makeHeap(int[] array, int k) { int curIndex = k; int middleIndex = (curIndex - 1) / 2; while (curIndex > 0 && array[curIndex] > array[middleIndex]) { swap(array, curIndex, middleIndex); curIndex = middleIndex; } }