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排序算法復(fù)習(xí)(Java實(shí)現(xiàn)):插入,,冒泡,選擇,,Shell,快速排序

 向日葵kk 2010-10-10

排序算法復(fù)習(xí)(Java實(shí)現(xiàn)): 插入,,冒泡,選擇,,Shell,快速排序 收藏

為了便于管理,先引入個基礎(chǔ)類:

package algorithms;

/**
 * 
@author yovn
 *
 
*/
public abstract class Sorter<extends Comparable<E>> {
    
    
public abstract void sort(E[] array,int from ,int len);
    
    
public final void sort(E[] array)
    {
        sort(array,
0,array.length);
    }
    
protected final void swap(E[] array,int from ,int to)
    {
        E tmp
=array[from];
        array[from]
=array[to];
        array[to]
=tmp;
    }

}

一 插入排序
該算法在數(shù)據(jù)規(guī)模小的時候十分高效,,該算法每次插入第K+1到前K個有序數(shù)組中一個合適位置,,K從0開始到N-1,從而完成排序:

package algorithms;
/**
 * 
@author yovn
 
*/
public class InsertSorter<extends Comparable<E>> extends Sorter<E> {

    
/* (non-Javadoc)
     * @see algorithms.Sorter#sort(E[], int, int)
     
*/
    
public void sort(E[] array, int from, int len) {
         E tmp
=null;
          
for(int i=from+1;i<from+len;i++)
          {
              tmp
=array[i];
              
int j=i;
              
for(;j>from;j--)
              {
                  
if(tmp.compareTo(array[j-1])<0)
                  {
                      array[j]
=array[j-1];
                  }
                  
else break;
              }
              array[j]
=tmp;
          }
    }
        
    

}


二 冒泡排序
這可能是最簡單的排序算法了,算法思想是每次從數(shù)組末端開始比較相鄰兩元素,,把第i小的冒泡到數(shù)組的第i個位置,。i從0一直到N-1從而完成排序。(當(dāng)然也可以從數(shù)組開始端開始比較相鄰兩元素,,把第i大的冒泡到數(shù)組的第N-i個位置,。i從0一直到N-1從而完成排序,。)

package algorithms;

/**
 * 
@author yovn
 *
 
*/
public class BubbleSorter<extends Comparable<E>> extends Sorter<E> {

    
private static  boolean DWON=true;
    
    
public final void bubble_down(E[] array, int from, int len)
    {
        
for(int i=from;i<from+len;i++)
        {
            
for(int j=from+len-1;j>i;j--)
            {
                
if(array[j].compareTo(array[j-1])<0)
                {
                    swap(array,j
-1,j);
                }
            }
        }
    }
    
    
public final void bubble_up(E[] array, int from, int len)
    {
        
for(int i=from+len-1;i>=from;i--)
        {
            
for(int j=from;j<i;j++)
            {
                
if(array[j].compareTo(array[j+1])>0)
                {
                    swap(array,j,j
+1);
                }
            }
        }
    }
    @Override
    
public void sort(E[] array, int from, int len) {
        
        
if(DWON)
        {
            bubble_down(array,from,len);
        }
        
else
        {
            bubble_up(array,from,len);
        }
    }
    
}


三,選擇排序
選擇排序相對于冒泡來說,,它不是每次發(fā)現(xiàn)逆序都交換,,而是在找到全局第i小的時候記下該元素位置,,最后跟第i個元素交換,從而保證數(shù)組最終的有序,。
相對與插入排序來說,選擇排序每次選出的都是全局第i小的,,不會調(diào)整前i個元素了,。

package algorithms;
/**
 * 
@author yovn
 *
 
*/
public class SelectSorter<extends Comparable<E>> extends Sorter<E> {

    
/* (non-Javadoc)
     * @see algorithms.Sorter#sort(E[], int, int)
     
*/
    @Override
    
public void sort(E[] array, int from, int len) {
        
for(int i=0;i<len;i++)
        {
            
int smallest=i;
            
int j=i+from;
            
for(;j<from+len;j++)
            {
                
if(array[j].compareTo(array[smallest])<0)
                {
                    smallest
=j;
                }
            }
            swap(array,i,smallest);
                   
        }

    }
 
}

四 Shell排序
Shell排序可以理解為插入排序的變種,它充分利用了插入排序的兩個特點(diǎn):
1)當(dāng)數(shù)據(jù)規(guī)模小的時候非常高效
2)當(dāng)給定數(shù)據(jù)已經(jīng)有序時的時間代價為O(N)
所以,,Shell排序每次把數(shù)據(jù)分成若個小塊,,來使用插入排序,而且之后在這若個小塊排好序的情況下把它們合成大一點(diǎn)的小塊,,繼續(xù)使用插入排序,,不停的合并小塊,,知道最后成一個塊,,并使用插入排序。

這里每次分成若干小塊是通過“增量” 來控制的,,開始時增量交大,,接近N/2,從而使得分割出來接近N/2個小塊,逐漸的減小“增量“最終到減小到1,。

一直較好的增量序列是2^k-1,2^(k-1)-1,.....7,3,1,這樣可使Shell排序時間復(fù)雜度達(dá)到O(N^1.5)
所以我在實(shí)現(xiàn)Shell排序的時候采用該增量序列

package algorithms;

/**
 * 
@author yovn
 
*/
public class ShellSorter<extends Comparable<E>> extends Sorter<E>  {

    
/* (non-Javadoc)
     * Our delta value choose 2^k-1,2^(k-1)-1,.7,3,1.
     * complexity is O(n^1.5)
     * @see algorithms.Sorter#sort(E[], int, int)
     
*/
    @Override
    
public void sort(E[] array, int from, int len) {
        
        
//1.calculate  the first delta value;
        int value=1;
        
while((value+1)*2<len)
        {
            value
=(value+1)*2-1;
        
        }
    
        
for(int delta=value;delta>=1;delta=(delta+1)/2-1)
        {
            
for(int i=0;i<delta;i++)
            {
                modify_insert_sort(array,from
+i,len-i,delta);
            }
        }

    }
    
    
private final  void modify_insert_sort(E[] array, int from, int len,int delta) {
          
if(len<=1)return;
          E tmp
=null;
          
for(int i=from+delta;i<from+len;i+=delta)
          {
              tmp
=array[i];
              
int j=i;
              
for(;j>from;j-=delta)
              {
                  
if(tmp.compareTo(array[j-delta])<0)
                  {
                      array[j]
=array[j-delta];
                  }
                  
else break;
              }
              array[j]
=tmp;
          }

    }
}


五 快速排序
快速排序是目前使用可能最廣泛的排序算法了。
一般分如下步驟:
1)選擇一個樞紐元素(有很對選法,,我的實(shí)現(xiàn)里采用去中間元素的簡單方法)
2)使用該樞紐元素分割數(shù)組,,使得比該元素小的元素在它的左邊,比它大的在右邊,。并把樞紐元素放在合適的位置,。
3)根據(jù)樞紐元素最后確定的位置,,把數(shù)組分成三部分,,左邊的,右邊的,,樞紐元素自己,,對左邊的,,右邊的分別遞歸調(diào)用快速排序算法即可,。
快速排序的核心在于分割算法,,也可以說是最有技巧的部分,。

package algorithms;

/**
 * 
@author yovn
 *
 
*/
public class QuickSorter<extends Comparable<E>> extends Sorter<E> {

    
/* (non-Javadoc)
     * @see algorithms.Sorter#sort(E[], int, int)
     
*/
    @Override
    
public void sort(E[] array, int from, int len) {
        q_sort(array,from,from
+len-1);
    }

    
    
private final void q_sort(E[] array, int from, int to) {
        
if(to-from<1)return;
        
int pivot=selectPivot(array,from,to);

        
        
        pivot
=partion(array,from,to,pivot);
        
        q_sort(array,from,pivot
-1);
        q_sort(array,pivot
+1,to);
        
    }


    
private int partion(E[] array, int from, int to, int pivot) {
        E tmp
=array[pivot];
        array[pivot]
=array[to];//now to's position is available
        
        
while(from!=to)
        {
            
while(from<to&&array[from].compareTo(tmp)<=0)from++;
            
if(from<to)
            {
                array[to]
=array[from];//now from's position is available
                to--;
            }
            
while(from<to&&array[to].compareTo(tmp)>=0)to--;
            
if(from<to)
            {
                array[from]
=array[to];//now to's position is available now 
                from++;
            }
        }
        array[from]
=tmp;
        
return from;
    }


    
private int selectPivot(E[] array, int from, int to) {
    
        
return (from+to)/2;
    }

}

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