排序算法(一)

2014-11-24 08:36:53 · 作者: · 浏览: 0

一、排序算法:
1、对文件(File)进行排序有重要的意义。如果文件按key有序,可对其折半查找,使查找效率提高;在数据库(Data Base)和知识库(Knowledge Base)等系统中,一般要建立若干索引文件,就牵涉到排序问题;在一些计算机的应用系统中,要按不同的数据段作出若干统计,也涉及到排序。排序效率的高低,直接影响到计算机的工作效率。
另外,研究排序方法和算法,目的不单纯是完成排序的功能和提高效率,其中对软件人员的程序设计能力会有一定的提高。

2、稳定排序和非稳定排序:设文件f=(R1……Ri……Rj……Rn)中记录Ri、Rj(i≠j,i、j=1……n)的key相等,即Ki=Kj。若在排序前Ri领先于Rj,排序后Ri仍领先于Rj,则称这种排序是稳定的,其含义是它没有破坏原本已有序的次序。反之,若排序后Ri与Rj的次序有可能颠倒,则这种排序是非稳定的,即它有可能破坏了原本已有序记录的次序。

3、内部排序和外部排序:若待排文件f在计算机的内存储器中,且排序过程也在内存中进行,称这种排序为内排序。内排序速度快,但由于内存容量一般很小,文件的长度(记录个数)n受到一定限制。若排序中的文件存入外存储器,排序过程借助于内外存数据交换(或归并)来完成,则称这种排序为外排序。我们重点讨论内排序的一些方法、算法以及时间复杂度的分析。
A、插入排序的工作原理是通过构建有序序列,对于未排序数据,在已排序序列中从后向前扫描,找到相应位置并插入。其具体步骤参见代码及注释。

/**
* 插入排序

*


    *
  • 从第一个元素开始,该元素可以认为已经被排序

  • *
  • 取出下一个元素,在已经排序的元素序列中从后向前扫描

  • *
  • 如果该元素(已排序)大于新元素,将该元素移到下一位置

  • *
  • 重复步骤3,直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置

  • *
  • 将新元素插入到该位置中

  • *
  • 重复步骤2

  • *

*
* @param numbers
*/
publicstaticvoid insertSort(int[] numbers) {
int size = numbers.length, temp, j;
for(int i=1; i temp = numbers[i];
for(j = i; j > 0 && temp < numbers[j-1]; j--)
numbers[j] = numbers[j-1];
numbers[j] = temp;
}
}

B、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,如果他们的顺序错误就把他们交换过来。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。
以下程序已经经过验证,可以运行。
/**
* 冒泡法排序

*

  • 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换他们两个。

  • *
  • 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。在这一点,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。

  • *
  • 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤,直到没有任何一对数字需要比较。
  • *
    * @param numbers
    * 需要排序的整型数组
    */
    publicstaticvoid bubbleSort(int[] numbers) {
    int temp; // 记录临时中间值
    int size = numbers.length; // 数组大小
    for (int i = 0; i < size - 1; i++) {
    for (int j = i + 1; j < size; j++) {
    if (numbers[i] < numbers[j]) { // 交换两数的位置
    temp = numbers[i];
    numbers[i] = numbers[j];
    numbers[j] = temp;
    }
    }
    }
    }

    C、快速排序使用分治法策略来把一个序列分为两个子序列。

    /**
    * 快速排序

    *


      *
    • 从数列中挑出一个元素,称为“基准”

    • *
    • 重新排序数列,所有元素比基准值小的摆放在基准前面,所有元素比基准值大的摆在基准的后面(相同的数可以到任一边)。在这个分割之后,
      * 该基准是它的最后位置。这个称为分割(partition)操作。

    • *
    • 递归地把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。

    • *

    *
    * @param numbers
    * @param start
    * @param end
    */
    publicstaticvoid quickSort(int[] numbers, int start, int end) {
    if (start < end) {
    int base = numbers[start]; // 选定的基准值(第一个数值作为基准值)
    int temp; // 记录临时中间值
    int i = start, j = end;
    do {
    while ((numbers[i] < base) && (i < end))
    i++;
    while ((numbers[j] > base) && (j > start))
    j--;
    if (i <= j) {
    temp = numbers[i];
    numbers[i] = numbers[j];
    numbers[j] = temp;
    i++;
    j--;
    }
    } while (i <= j);
    if (start < j)
    quickSort(numbers, start, j);
    if (end > i)
    quickSort(numbers, i, end);
    }
    }

    D、选择排序是一种简单直观的排序方法,每次寻找序列中的最小值,然后放在最末尾的位置。

    /**
    * 选择排序

    *

  • 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

  • *
  • 再从剩余未排序元素中继续寻找最小元素,然后放到排序序列末尾。

  • *
  • 以此类推,直到所有元素均排序完毕。
  • *
    * @param numbers
    */
    publicstaticvoid selectSort(int[] numbers) {
    int size = numbers.length, temp;
    for (int i = 0; i < size; i++) {
    int k = i;
    for (int j = size - 1; j >i; j--) {
    if (numbers[j] < numbers[k]) k = j;
    }
    temp = numbers[i];
    numbers[i] = numbers[k];
    numbers[k] = temp;
    }
    }

    E、归并排序是建立在归并操作上的一种有效的排序算法,归并是指将两个已