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史上最容易理解的《十大經(jīng)典算法(動(dòng)態(tài)圖展示)》

 好漢勃士 2020-01-18

十大經(jīng)典排序算法

部分內(nèi)容引用自:https://www.cnblogs.com/onepixel/articles/7674659.html

感謝作者貢獻(xiàn),,如需刪除請(qǐng)聯(lián)系本人,!

0,、排序算法說(shuō)明

0.1 排序分類(lèi)

非線性時(shí)間比較類(lèi)排序:通過(guò)比較來(lái)決定元素間的相對(duì)次序,由于其時(shí)間復(fù)雜度不能突破O(nlogn),,因此稱(chēng)為非線性時(shí)間比較類(lèi)排序。

線性時(shí)間非比較類(lèi)排序:不通過(guò)比較來(lái)決定元素間的相對(duì)次序,它可以突破基于比較排序的時(shí)間下界,,以線性時(shí)間運(yùn)行,因此稱(chēng)為線性時(shí)間非比較類(lèi)排序,。

 

0.2 術(shù)語(yǔ)說(shuō)明

  • 穩(wěn)定:如果a原本在b前面,,而a=b,排序之后a仍然在b的前面,;

  • 不穩(wěn)定:如果a原本在b的前面,,而a=b,,排序之后a可能會(huì)出現(xiàn)在b的后面;

  • 內(nèi)排序:所有排序操作都在內(nèi)存中完成,;

  • 外排序:由于數(shù)據(jù)太大,,因此把數(shù)據(jù)放在磁盤(pán)中,而排序通過(guò)磁盤(pán)和內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸才能進(jìn)行,;

  • 時(shí)間復(fù)雜度: 一個(gè)算法執(zhí)行所耗費(fèi)的時(shí)間,。

  • 空間復(fù)雜度:運(yùn)行完一個(gè)程序所需內(nèi)存的大小。

0.3 算法總結(jié)

圖片名詞解釋?zhuān)?/p>

  • n: 數(shù)據(jù)規(guī)模

  • k: “桶”的個(gè)數(shù)

  • In-place: 占用常數(shù)內(nèi)存,,不占用額外內(nèi)存

  • Out-place: 占用額外內(nèi)存

1,、冒泡排序(Bubble Sort)

冒泡排序是一種簡(jiǎn)單的排序算法。它重復(fù)地走訪過(guò)要排序的數(shù)列,,一次比較兩個(gè)元素,,如果它們的順序錯(cuò)誤就把它們交換過(guò)來(lái)。走訪數(shù)列的工作是重復(fù)地進(jìn)行直到?jīng)]有再需要交換,,也就是說(shuō)該數(shù)列已經(jīng)排序完成,。這個(gè)算法的名字由來(lái)是因?yàn)樵叫〉脑貢?huì)經(jīng)由交換慢慢“浮”到數(shù)列的頂端。 

1.1 算法描述

  • 比較相鄰的元素,。如果第一個(gè)比第二個(gè)大,,就交換它們兩個(gè);

  • 對(duì)每一對(duì)相鄰元素作同樣的工作,,從開(kāi)始第一對(duì)到結(jié)尾的最后一對(duì),,這樣在最后的元素應(yīng)該會(huì)是最大的數(shù);

  • 針對(duì)所有的元素重復(fù)以上的步驟,,除了最后一個(gè),;

  • 重復(fù)步驟1~3,直到排序完成,。

1.2 動(dòng)圖演示

1.3 代碼實(shí)現(xiàn)

  1. package cn.fuqiang.arithmetic;
  2. import java.util.Comparator;
  3. /**
  4. * 冒泡排序
  5. * @author 王福強(qiáng)
  6. * @Title: BubbleSort.java
  7. * @Package cn.fuqiang.arithmetic
  8. * @Description 冒泡排序 實(shí)現(xiàn)
  9. * @date 2018年6月8日 下午4:18:37
  10. */
  11. public class BubbleSort<T> {
  12. public static void main(String[] args) {
  13. int[] arr = {4,1,5,3,8,10,28,2};
  14. sort(arr);
  15. so(arr);
  16. Integer[] arr2 = {4,1,5,3,8,10,28,2};
  17. sort(arr2,(a,b)-> b.compareTo(a));
  18. so(arr2);
  19. }
  20. /**
  21. * 冒泡排序 (特點(diǎn):從后往前)
  22. * 原理:前后元素兩兩之間進(jìn)行比較 把大的往后扔
  23. * 升序 (從后往前,,從大到小)
  24. * 外層循環(huán)是控制內(nèi)層循環(huán)的次數(shù),也就是說(shuō)外層循環(huán)每循環(huán)一遍,,讓內(nèi)層循環(huán)每次循環(huán)的次數(shù)減一次
  25. * 這樣就保證內(nèi)層循環(huán)每次循環(huán)結(jié)束后最后面一個(gè)都是最大
  26. * 例如 : 3 6 4 1
  27. * 外循環(huán)第一次 結(jié)束后,,內(nèi)循環(huán) 會(huì)把6放到最后面 3 4 1 6
  28. * 外循環(huán)第二次開(kāi)始時(shí),內(nèi)循環(huán)的循環(huán)次數(shù)會(huì)減一 也就是說(shuō) 6 不會(huì)在參與比較
  29. * 外循環(huán)第二次結(jié)束時(shí),, 內(nèi)循環(huán) 會(huì)把4放到最后面 3 1 4
  30. * 以此類(lèi)推,。。,。,。
  31. * 外循環(huán)第三次結(jié)束時(shí) 內(nèi)循環(huán) 1 3 4
  32. * .。。,。,。 1 3
  33. * .。,。,。。 1
  34. * 最終結(jié)果 1 3 4 6
  35. * @param t
  36. */
  37. public static void sort(int[] t) {
  38. for(int i=0;i<t.length;i++) {
  39. int temp;
  40. for(int j = 0;j<t.length-1-i;j++) {
  41. if(t[j]>t[j+1]) {
  42. temp = t[j];
  43. t[j]=t[j+1];
  44. t[j+1]=temp;
  45. }
  46. }
  47. }
  48. }
  49. /**
  50. * 冒泡排序 對(duì)象類(lèi)型排序
  51. * 對(duì)象必須實(shí)現(xiàn)Comparator接口
  52. * @param t 要遍歷的數(shù)組
  53. * @param comparator 定制的遍歷規(guī)則
  54. */
  55. public static <T>void sort(T[] t,Comparator<? super T> comparator) {
  56. for(int i = 0;i<t.length-1;i++) {
  57. T temp;
  58. for(int j = 1;j<t.length-i;j++) {
  59. if(comparator.compare(t[j-1], t[j])<0) {
  60. temp = t[j-1];
  61. t[j-1]=t[j];
  62. t[j]=temp;
  63. }
  64. }
  65. }
  66. }
  67. /**
  68. * 傳入任意數(shù)組或?qū)ο? 輸出到控制臺(tái)
  69. * @author 王福強(qiáng)
  70. * @Description 前提是傳入的對(duì)象必須重寫(xiě) toString()方法
  71. * @date 2018年6月8日 下午4:26:06
  72. * @param obj
  73. */
  74. public static void so(Object obj) {
  75. String str = '';
  76. if(obj instanceof int[]) {
  77. int[] arr = (int[])obj;
  78. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  79. sb.append('[');
  80. for (int i : arr) {
  81. sb.append(i+',');
  82. }
  83. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  84. }else if(obj instanceof long[]) {
  85. long[] arr = (long[])obj;
  86. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  87. sb.append('[');
  88. for (long i : arr) {
  89. sb.append(i+',');
  90. }
  91. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  92. }else if(obj instanceof char[]) {
  93. char[] arr = (char[])obj;
  94. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  95. sb.append('[');
  96. for (char i : arr) {
  97. sb.append(i+',');
  98. }
  99. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  100. }else if(obj instanceof short[]) {
  101. short[] arr = (short[])obj;
  102. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  103. sb.append('[');
  104. for (short i : arr) {
  105. sb.append(i+',');
  106. }
  107. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  108. }else if(obj instanceof double[]) {
  109. double[] arr = (double[])obj;
  110. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  111. sb.append('[');
  112. for (double i : arr) {
  113. sb.append(i+',');
  114. }
  115. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  116. }else if(obj instanceof float[]) {
  117. float[] arr = (float[])obj;
  118. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  119. sb.append('[');
  120. for (float i : arr) {
  121. sb.append(i+',');
  122. }
  123. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  124. }else if(obj instanceof Object[]) {
  125. Object[] arr = (Object[])obj;
  126. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  127. sb.append('[');
  128. for (Object i : arr) {
  129. sb.append(i.toString()+',');
  130. }
  131. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  132. }else {
  133. str=obj.toString();
  134. }
  135. System.out.println(str);;
  136. }
  137. }

最佳情況:T(n) = O(n)   最差情況:T(n) = O(n2)   平均情況:T(n) = O(n2)

2,、選擇排序(Selection Sort)

表現(xiàn)最穩(wěn)定的排序算法之一,,因?yàn)闊o(wú)論什么數(shù)據(jù)進(jìn)去都是O(n2)的時(shí)間復(fù)雜度,所以用到它的時(shí)候,,數(shù)據(jù)規(guī)模越小越好,。唯一的好處可能就是不占用額外的內(nèi)存空間了吧。理論上講,,選擇排序可能也是平時(shí)排序一般人想到的最多的排序方法了吧,。

選擇排序(Selection-sort)是一種簡(jiǎn)單直觀的排序算法。它的工作原理:首先在未排序序列中找到最?。ù螅┰?,存放到排序序列的起始位置,然后,,再?gòu)氖S辔磁判蛟刂欣^續(xù)尋找最?。ù螅┰?,然后放到已排序序列的末尾,。以此類(lèi)推,直到所有元素均排序完畢,。 

2.1 算法描述

n個(gè)記錄的直接選擇排序可經(jīng)過(guò)n-1趟直接選擇排序得到有序結(jié)果,。具體算法描述如下:

  • 初始狀態(tài):無(wú)序區(qū)為R[1..n],有序區(qū)為空,;

  • 第i趟排序(i=1,2,3…n-1)開(kāi)始時(shí),,當(dāng)前有序區(qū)和無(wú)序區(qū)分別為R[1..i-1]和R(i..n)。該趟排序從當(dāng)前無(wú)序區(qū)中-選出關(guān)鍵字最小的記錄 R[k],,將它與無(wú)序區(qū)的第1個(gè)記錄R交換,,使R[1..i]和R[i+1..n)分別變?yōu)橛涗泜€(gè)數(shù)增加1個(gè)的新有序區(qū)和記錄個(gè)數(shù)減少1個(gè)的新無(wú)序區(qū);

  • n-1趟結(jié)束,,數(shù)組有序化了,。

2.2 動(dòng)圖演示

  

2.3 代碼實(shí)現(xiàn)

  1. package cn.fuqiang.arithmetic;
  2. import java.util.Comparator;
  3. /**
  4. * 選擇排序 的兩種實(shí)現(xiàn)方式
  5. * (在這里要注意,因?yàn)樽詈笠粋€(gè)位置的數(shù)絕對(duì)是最后循環(huán)后最大的值,,
  6. * 所以外層循環(huán)的循環(huán)次數(shù) 最好是arr.length-1).
  7. * @author 王福強(qiáng)
  8. * @Title: SelectionSort.java
  9. * @Package cn.fuqiang.arithmetic
  10. * @Description
  11. * @date 2018年6月8日 下午5:30:59
  12. */
  13. public class SelectionSort {
  14. public static void main(String[] args) {
  15. int[] arr = {4,1,5,3,8,10,28,2};
  16. sort(arr);
  17. so(arr);
  18. Integer[] arr2 = {4,1,5,3,8,10,28,2};
  19. sort(arr2,(a,b)-> b.compareTo(a));
  20. so(arr2);
  21. }
  22. /**
  23. * 選擇排序 第一種實(shí)現(xiàn)方式 (賦值) 升序 (特點(diǎn) :從小到大)
  24. * 原理: 每次把最小的都放在前面,,
  25. * 外層循環(huán)控制每次遍歷的次數(shù),內(nèi)層循環(huán)替換每次找出來(lái)的最小值,放在 arr[i]的位置
  26. * 這樣當(dāng)內(nèi)層比較和替換的時(shí)候,,就保證每次最小的都在最前面
  27. * 例如:3 2 6 1
  28. * 第一次外層循環(huán)為 i 為 0 第一個(gè)就是最小的值放最小的值
  29. * 內(nèi)層循換會(huì)把每次找出的最小值放在arr[0] 的位置
  30. * 第二次外層循環(huán)為 i 為 1
  31. * 內(nèi)層循環(huán)會(huì)把每次找出最小的值放在 arr[1] 的位置
  32. *
  33. * 外循環(huán) 第一次 i=0
  34. * 內(nèi)部循環(huán)
  35. * 第一次 2 3 6 1
  36. * 第二次 2 3 6 1
  37. * 第三次 1 3 6 2
  38. *
  39. * 外循環(huán) 第二次 i=1
  40. * 內(nèi)部循環(huán)
  41. * 第一次 3 6 1
  42. * 第二次 1 6 3
  43. *
  44. * 外循環(huán) 第三次 i=2
  45. * 內(nèi)部循環(huán)
  46. * 第一次 3 6
  47. *
  48. *
  49. * @author 王福強(qiáng)
  50. * @Description
  51. * @date 2018年6月8日 下午6:36:42
  52. * @param arr int類(lèi)型數(shù)組
  53. */
  54. public static void sort(int[] arr) {
  55. for(int i = 0;i<arr.length-1;i++) {
  56. int temp;
  57. for(int j = i+1 ; j <arr.length ; j++) {
  58. if(arr[i]>arr[j]) {
  59. temp = arr[i];
  60. arr[i] = arr[j];
  61. arr[j] = temp;
  62. }
  63. }
  64. }
  65. }
  66. /**
  67. * 選擇排序 第二種實(shí)現(xiàn)(記錄下標(biāo)) 升序 (特點(diǎn) :從小到大)
  68. * 每次循環(huán)記錄最小的下標(biāo) min 最后跟 arr[i] 位置的下標(biāo)交換位置
  69. * 這樣當(dāng)外層循環(huán)每次循環(huán)一次 會(huì)先記下 arr[i] 的下標(biāo),,
  70. * 然后讓內(nèi)層循環(huán)從 i+1 開(kāi)始比較去比較 arr[min] 與 arr[j]
  71. * 如果 min下表對(duì)應(yīng)的值 比 j下標(biāo)對(duì)應(yīng)的值大, 則記錄 j的下標(biāo) min = j
  72. * 然后拿新的 min下標(biāo)去跟后面比較,,依此類(lèi)推,。
  73. * 當(dāng)內(nèi)層循環(huán)循環(huán)結(jié)束后記錄的下標(biāo)是剩余數(shù)中最小的呢個(gè)值的下標(biāo)
  74. * 然后用一個(gè)零時(shí)變量將他們的值交換過(guò)來(lái),就算本身是最小的,,也是替換自己
  75. * 例如 1 3 6 2
  76. *
  77. * 第一次外層循環(huán)結(jié)束后
  78. * 1 3 6 2
  79. * 第二次外循開(kāi)始時(shí),,會(huì)記錄i的下標(biāo)
  80. * 然后開(kāi)始內(nèi)層循環(huán),會(huì)記錄2的下標(biāo)
  81. * 內(nèi)層循環(huán)結(jié)束后,,會(huì)把 3 與 2的位置調(diào)換
  82. * 2 6 3
  83. * ,。。,。,。。
  84. * ,。,。。,。
  85. * 3 6
  86. *
  87. * @author 王福強(qiáng)
  88. * @Description
  89. * @date 2018年6月9日 下午2:13:42
  90. * @param arr
  91. * @param comparator
  92. */
  93. public static <T>void sort(T[] arr,Comparator<T> comparator) {
  94. for(int i = 0;i<arr.length-1;i++) {
  95. int min=i;
  96. T temp=null;
  97. for(int j = i+1 ; j <arr.length ; j++) {
  98. if(comparator.compare(arr[min], arr[j])<0) {
  99. min = j;
  100. }
  101. }
  102. temp = arr[i];
  103. arr[i] = arr[min];
  104. arr[min] = temp;
  105. }
  106. }
  107. /**
  108. * 傳入任意數(shù)組或?qū)ο? 輸出到控制臺(tái)
  109. * @author 王福強(qiáng)
  110. * @Description 前提是傳入的對(duì)象必須重寫(xiě) toString()方法
  111. * @date 2018年6月8日 下午4:26:06
  112. * @param obj
  113. */
  114. public static void so(Object obj) {
  115. String str = '';
  116. if(obj instanceof int[]) {
  117. int[] arr = (int[])obj;
  118. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  119. sb.append('[');
  120. for (int i : arr) {
  121. sb.append(i+',');
  122. }
  123. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  124. }else if(obj instanceof long[]) {
  125. long[] arr = (long[])obj;
  126. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  127. sb.append('[');
  128. for (long i : arr) {
  129. sb.append(i+',');
  130. }
  131. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  132. }else if(obj instanceof char[]) {
  133. char[] arr = (char[])obj;
  134. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  135. sb.append('[');
  136. for (char i : arr) {
  137. sb.append(i+',');
  138. }
  139. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  140. }else if(obj instanceof short[]) {
  141. short[] arr = (short[])obj;
  142. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  143. sb.append('[');
  144. for (short i : arr) {
  145. sb.append(i+',');
  146. }
  147. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  148. }else if(obj instanceof double[]) {
  149. double[] arr = (double[])obj;
  150. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  151. sb.append('[');
  152. for (double i : arr) {
  153. sb.append(i+',');
  154. }
  155. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  156. }else if(obj instanceof float[]) {
  157. float[] arr = (float[])obj;
  158. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  159. sb.append('[');
  160. for (float i : arr) {
  161. sb.append(i+',');
  162. }
  163. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  164. }else if(obj instanceof Object[]) {
  165. Object[] arr = (Object[])obj;
  166. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  167. sb.append('[');
  168. for (Object i : arr) {
  169. sb.append(i.toString()+',');
  170. }
  171. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  172. }else {
  173. str=obj.toString();
  174. }
  175. System.out.println(str);;
  176. }
  177. }

2.4 算法分析

最佳情況:T(n) = O(n2)  最差情況:T(n) = O(n2)  平均情況:T(n) = O(n2)

3,、插入排序(Insertion Sort)

插入排序(Insertion-Sort)的算法描述是一種簡(jiǎn)單直觀的排序算法。它的工作原理是通過(guò)構(gòu)建有序序列,,對(duì)于未排序數(shù)據(jù),,在已排序序列中從后向前掃描,找到相應(yīng)位置并插入,。插入排序在實(shí)現(xiàn)上,,通常采用in-place排序(即只需用到O(1)的額外空間的排序),因而在從后向前掃描過(guò)程中,,需要反復(fù)把已排序元素逐步向后挪位,,為最新元素提供插入空間。

3.1 算法描述

一般來(lái)說(shuō),,插入排序都采用in-place在數(shù)組上實(shí)現(xiàn),。具體算法描述如下:

  • 從第一個(gè)元素開(kāi)始,該元素可以認(rèn)為已經(jīng)被排序,;

  • 取出下一個(gè)元素,,在已經(jīng)排序的元素序列中從后向前掃描;

  • 如果該元素(已排序)大于新元素,,將該元素移到下一位置,;

  • 重復(fù)步驟3,直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置,;

  • 將新元素插入到該位置后,;

  • 重復(fù)步驟2~5。

3.2 動(dòng)圖演示

3.2 代碼實(shí)現(xiàn)

  1. package cn.fuqiang.arithmetic;
  2. import java.util.Comparator;
  3. /**
  4. * 插入排序
  5. * @author 王福強(qiáng)
  6. * @Title: InsertionSort.java
  7. * @Package cn.fuqiang.arithmetic
  8. * @Description
  9. * @date 2018年6月11日 下午2:19:55
  10. */
  11. public class InsertionSort {
  12. public static void main(String[] args) {
  13. int[] arr = {4,1,5,3,8,10,28,2};
  14. sort(arr);
  15. so(arr);
  16. Integer[] arr2 = {4,1,5,3,8,10,28,2};
  17. sort(arr2,(a,b)-> b.compareTo(a));
  18. so(arr2);
  19. }
  20. /**
  21. * 插入排序 升序(特點(diǎn):拿當(dāng)前下標(biāo)值與前面的值比較,,將小的值排在對(duì)應(yīng)的位置,,把大的往后移)
  22. * 循環(huán)從 i=1 開(kāi)始 用temp記錄當(dāng)前位置的值arr[i],
  23. * 然后設(shè)置內(nèi)部循環(huán)控制下標(biāo),,通過(guò)循環(huán)將下標(biāo)每次減一,。
  24. * 然后判斷temp與arr[index]的大小, 如果temp小于arr[index]則將arr[index-1]值移動(dòng)到下一個(gè)位置,,
  25. * 然后將下標(biāo)往前挪一位 也就是 index-1 (因?yàn)榈谝淮伪容^時(shí)記錄了 temp = arr[i] 所以不用擔(dān)心會(huì)將值覆蓋)
  26. * 如果不進(jìn)入內(nèi)循環(huán)則說(shuō)明,,下標(biāo)已經(jīng)移動(dòng)到最前面了沒(méi)有比該值更小的了,
  27. * 這時(shí)候就把記錄的 temp 賦值給 index+1 的位置上(因?yàn)閕ndex已經(jīng)減到前一個(gè)了)
  28. * 比較第一個(gè)位置 和第二個(gè)位置的
  29. * 例如 3 1 6 2
  30. * 外循環(huán)第一次 i=1
  31. * 外層循環(huán)直接從 下標(biāo)為一的開(kāi)始
  32. * 比較1 與3的大小,,然后把3的位置移動(dòng)到后面一位,,
  33. * 應(yīng)為內(nèi)層循環(huán)index--后小于0了,所以不在循環(huán),,
  34. * 然后因?yàn)榘?移動(dòng)到后面一位的時(shí)候前面空了一個(gè)位置,,所以就把1插入
  35. * 1 3 6 2
  36. * 。,。,。。
  37. * 外循環(huán)第三次 i=3
  38. * 比較 2 與 6 然后把6往后移
  39. * 比較 2與3把三往后移
  40. * 然后比較2與1 把 2 插入到空缺位置
  41. *
  42. * @author 王福強(qiáng)
  43. * @Description
  44. * @date 2018年6月11日 下午4:22:41
  45. * @param arr
  46. */
  47. public static void sort(int[] arr) {
  48. for(int i = 1 ; i < arr.length ; i ++) {
  49. int index = i-1;
  50. int temp = arr[i];
  51. while(index>=0 && arr[index]>temp) {
  52. arr[index+1] = arr[index--];
  53. }
  54. arr[index+1] = temp;
  55. }
  56. }
  57. /**
  58. * 對(duì)任意對(duì)象排序
  59. * @author 王福強(qiáng)
  60. * @Description
  61. * @date 2018年6月13日 上午10:52:31
  62. * @param arr
  63. * @param comparator
  64. */
  65. public static <T>void sort(T[] arr,Comparator<T> comparator) {
  66. for(int i = 1;i<arr.length;i++) {
  67. T temp=arr[i];
  68. int index;
  69. for(index = i-1;index>=0 && comparator.compare(arr[index], temp)<0;index--) {
  70. arr[index+1]=arr[index];
  71. }
  72. arr[index+1] =temp;
  73. }
  74. }
  75. /**
  76. * 傳入任意數(shù)組或?qū)ο? 輸出到控制臺(tái)
  77. * @author 王福強(qiáng)
  78. * @Description 前提是傳入的對(duì)象必須重寫(xiě) toString()方法
  79. * @date 2018年6月8日 下午4:26:06
  80. * @param obj
  81. */
  82. public static void so(Object obj) {
  83. String str = obj.toString();
  84. if(obj instanceof int[]) {
  85. int[] arr = (int[])obj;
  86. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  87. sb.append('[');
  88. for (int i : arr) {
  89. sb.append(i+',');
  90. }
  91. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  92. }else if(obj instanceof long[]) {
  93. long[] arr = (long[])obj;
  94. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  95. sb.append('[');
  96. for (long i : arr) {
  97. sb.append(i+',');
  98. }
  99. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  100. }else if(obj instanceof char[]) {
  101. char[] arr = (char[])obj;
  102. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  103. sb.append('[');
  104. for (char i : arr) {
  105. sb.append(i+',');
  106. }
  107. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  108. }else if(obj instanceof short[]) {
  109. short[] arr = (short[])obj;
  110. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  111. sb.append('[');
  112. for (short i : arr) {
  113. sb.append(i+',');
  114. }
  115. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  116. }else if(obj instanceof double[]) {
  117. double[] arr = (double[])obj;
  118. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  119. sb.append('[');
  120. for (double i : arr) {
  121. sb.append(i+',');
  122. }
  123. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  124. }else if(obj instanceof float[]) {
  125. float[] arr = (float[])obj;
  126. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  127. sb.append('[');
  128. for (float i : arr) {
  129. sb.append(i+',');
  130. }
  131. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  132. }else if(obj instanceof Object[]) {
  133. Object[] arr = (Object[])obj;
  134. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  135. sb.append('[');
  136. for (Object i : arr) {
  137. sb.append(i.toString()+',');
  138. }
  139. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  140. }else {
  141. str=obj.toString();
  142. }
  143. System.out.println(str);;
  144. }
  145. }

3.4 算法分析

最佳情況:T(n) = O(n)   最壞情況:T(n) = O(n2)   平均情況:T(n) = O(n2)

4,、希爾排序(Shell Sort)

1959年Shell發(fā)明,,第一個(gè)突破O(n^2)的排序算法,是簡(jiǎn)單插入排序的改進(jìn)版,。它與插入排序的不同之處在于,,它會(huì)優(yōu)先比較距離較遠(yuǎn)的元素,。希爾排序又叫縮小增量排序,。

希爾排序的核心在于間隔序列的設(shè)定。既可以提前設(shè)定好間隔序列,,也可以動(dòng)態(tài)的定義間隔序列,。動(dòng)態(tài)定義間隔序列的算法是《算法(第4版》的合著者Robert Sedgewick提出的?!?/p>

4.1 算法描述

先將整個(gè)待排序的記錄序列分割成為若干子序列分別進(jìn)行直接插入排序,,具體算法描述:

  • 選擇一個(gè)增量序列t1,t2,,…,,tk,其中ti>tj,tk=1,;

  • 按增量序列個(gè)數(shù)k,,對(duì)序列進(jìn)行k 趟排序;

  • 每趟排序,,根據(jù)對(duì)應(yīng)的增量ti,,將待排序列分割成若干長(zhǎng)度為m 的子序列,分別對(duì)各子表進(jìn)行直接插入排序,。僅增量因子為1 時(shí),,整個(gè)序列作為一個(gè)表來(lái)處理,表長(zhǎng)度即為整個(gè)序列的長(zhǎng)度,。

4.2 過(guò)程演示

4.3 代碼實(shí)現(xiàn)

  1. package cn.fuqiang.arithmetic;
  2. import java.util.Comparator;
  3. /**
  4. * 希爾排序
  5. * (建議:研究希爾排序前先理解插入排序)
  6. * @author 王福強(qiáng)
  7. * @Title: ShellSort.java
  8. * @Package cn.fuqiang.arithmetic
  9. * @Description
  10. * @date 2018年6月11日 下午7:23:24
  11. */
  12. public class ShellSort {
  13. public static void main(String[] args) {
  14. int[] arr = {4,1,5,3,8,10,28,2};
  15. sort(arr);
  16. so(arr);
  17. Integer[] arr2 = {4,1,5,3,8,10,28,2};
  18. sort(arr2,(a,b)-> a.compareTo(b));
  19. so(arr2);
  20. }
  21. /**
  22. * 希爾排序 升序(特點(diǎn):縮小增量排序 ,,是插入排序的改進(jìn)版)
  23. * increment是用來(lái)記錄增量的
  24. *講解:
  25. * while(increment > 1)
  26. * 最外層的 while循環(huán)是用來(lái)控制增量的。增量要從大到小
  27. * increment =increment/3+1;
  28. * 當(dāng)每次循環(huán)后都吧增量除以一個(gè)數(shù)(改數(shù)不能是2和1 否則會(huì)死循環(huán))加一
  29. * 保證最后除盡后不能小于一,,應(yīng)為最后增量縮小為一后需要兩兩之間進(jìn)行比較(此處也就是縮小增量)
  30. *
  31. * for (int i = increment; i < arr.length; i++) {
  32. * 中間for循環(huán),,控制每次要取出的比較的元素,從增量開(kāi)始,,每次加一
  33. * int temp = arr[i];
  34. * 用一個(gè)零是變量接受要比較的值
  35. * arr[j+increment] = temp;
  36. * 因?yàn)樵趦?nèi)層循環(huán)中已將前面的值移動(dòng)到后面了,,在最后一次 循環(huán)結(jié)束后 j -= increment 已經(jīng)少了一個(gè)增量
  37. * 所以j+increment 正好是移動(dòng)后最后空出來(lái)的一個(gè) 所以把temp替換給該值,完成交換
  38. * 就算沒(méi)有進(jìn)入內(nèi)層循環(huán),,呢j=i-incement后再+incement就還是 i本身temp也就是arr[i]本身
  39. *
  40. * for (j = i-increment; j >= 0 && arr[j]> temp ; j-=increment) {
  41. * 最內(nèi)層的for循環(huán)是用來(lái)控制temp 與每個(gè)j-increment個(gè)值比較,,從 j=i-increment開(kāi)始 也就是中層循中 i減去一個(gè)增量后的下標(biāo)(與插入排序相同,只不過(guò)是每次跟前increment個(gè)值比較)
  42. * j >= 0 && arr[j]> temp
  43. * 該判斷是防止j減到負(fù)下標(biāo)并且每次替換的實(shí)話 只有temp小于arr[j]才可以進(jìn)入
  44. * arr[j+increment] = arr[j];
  45. * 如果arr[j]> temp 呢么與將 arr[j]的值移動(dòng)道后面
  46. *
  47. * 例如
  48. * 4,1,5,3,8,10,28,2 長(zhǎng)度為 8
  49. * while循環(huán)第一次
  50. * increment = 3
  51. * 中層for循環(huán) i從 3開(kāi)始
  52. * temp = arr[3]
  53. * 內(nèi)層for循環(huán)從j=i-increment 也就是從前increment個(gè)值開(kāi)始
  54. * 就會(huì)拿出arr[3-3]>temp 比較
  55. * 如果temp小則 把 arr[3-3] 的值與 的值賦給arr[0+3] 也就是 arr[j+increment] = arr[j]
  56. * 因?yàn)閍rr[3]已經(jīng)記錄,,所以當(dāng) j-=increment時(shí) j=-3此時(shí)已經(jīng)不滿(mǎn)足 j >= 0 所以?xún)?nèi)層循環(huán)結(jié)束
  57. * 內(nèi)層循環(huán)結(jié)束后 arr的值就從4,1,5,3,8,10,28,2 變?yōu)榱? 4,1,5,4,8,10,28,2
  58. * 因?yàn)樵趦?nèi)層循環(huán)中只是把 0下標(biāo)的值賦給了3下標(biāo) 所以說(shuō) 0位置的值還是4
  59. * 此時(shí)中層循環(huán)中的 arr[j+increment] = temp; 就是把原來(lái)記錄的 arr[3]----3 賦給0下標(biāo),,
  60. * 因?yàn)閖已經(jīng)被減了increment 變成了-3所以此時(shí)加上increment正好等于0下標(biāo)
  61. * 所以arr就變成了 3,1,5,4,8,10,28,2
  62. *
  63. * 中層for循環(huán) i變?yōu)榱?
  64. * temp = arr[4]
  65. * 內(nèi)層for循環(huán)從j=i-increment 也就是從前increment個(gè)值開(kāi)始
  66. * 就會(huì)拿出arr[4-3]>temp 比較
  67. * 因?yàn)閍rr[1]小于temp所以 而且j也已經(jīng)=-1所以循環(huán)結(jié)束
  68. * 。,。,。。,。,。。,。,。 以此類(lèi)推
  69. *
  70. *
  71. * @author 王福強(qiáng)
  72. * @Description
  73. * @date 2018年6月14日 下午5:33:04
  74. * @param arr
  75. */
  76. public static void sort(int[] arr) {
  77. int increment = arr.length;
  78. while(increment > 1) { //動(dòng)態(tài)定義間隔序列
  79. increment =increment/3+1;
  80. for (int i = increment; i < arr.length; i++) {
  81. int temp = arr[i];
  82. int j ;
  83. for (j = i-increment; j >= 0 && arr[j]> temp ; j-=increment) {
  84. arr[j+increment] = arr[j];
  85. }
  86. arr[j+increment] = temp;
  87. }
  88. }
  89. }
  90. /**
  91. * 任意對(duì)象排序,將上面排序中 內(nèi)部的循環(huán)替換為了while循環(huán)
  92. * @author 王福強(qiáng)
  93. * @Description
  94. * @date 2018年6月15日 下午3:45:06
  95. * @param arr
  96. * @param comparator
  97. */
  98. public static <T>void sort(T[] arr,Comparator<T> comparator){
  99. int increment = arr.length;
  100. while(increment > 1) { //動(dòng)態(tài)定義間隔序列
  101. increment =increment/3+1;
  102. for (int i = increment; i < arr.length; i++) {
  103. T temp = arr[i];
  104. int j = i-increment;
  105. while ( j >= 0 && comparator.compare(arr[j], temp)>0 ) {
  106. arr[j+increment] = arr[j];
  107. j-=increment;
  108. }
  109. arr[j+increment] = temp;
  110. }
  111. }
  112. }
  113. /**
  114. * 傳入任意數(shù)組或?qū)ο? 輸出到控制臺(tái)
  115. * @author 王福強(qiáng)
  116. * @Description 前提是傳入的對(duì)象必須重寫(xiě) toString()方法
  117. * @date 2018年6月8日 下午4:26:06
  118. * @param obj
  119. */
  120. public static void so(Object obj) {
  121. String str = obj.toString();
  122. if(obj instanceof int[]) {
  123. int[] arr = (int[])obj;
  124. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  125. sb.append('[');
  126. for (int i : arr) {
  127. sb.append(i+',');
  128. }
  129. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  130. }else if(obj instanceof long[]) {
  131. long[] arr = (long[])obj;
  132. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  133. sb.append('[');
  134. for (long i : arr) {
  135. sb.append(i+',');
  136. }
  137. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  138. }else if(obj instanceof char[]) {
  139. char[] arr = (char[])obj;
  140. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  141. sb.append('[');
  142. for (char i : arr) {
  143. sb.append(i+',');
  144. }
  145. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  146. }else if(obj instanceof short[]) {
  147. short[] arr = (short[])obj;
  148. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  149. sb.append('[');
  150. for (short i : arr) {
  151. sb.append(i+',');
  152. }
  153. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  154. }else if(obj instanceof double[]) {
  155. double[] arr = (double[])obj;
  156. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  157. sb.append('[');
  158. for (double i : arr) {
  159. sb.append(i+',');
  160. }
  161. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  162. }else if(obj instanceof float[]) {
  163. float[] arr = (float[])obj;
  164. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  165. sb.append('[');
  166. for (float i : arr) {
  167. sb.append(i+',');
  168. }
  169. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  170. }else if(obj instanceof Object[]) {
  171. Object[] arr = (Object[])obj;
  172. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  173. sb.append('[');
  174. for (Object i : arr) {
  175. sb.append(i.toString()+',');
  176. }
  177. str = sb.substring(0,sb.lastIndexOf(','))+']' ;
  178. }else {
  179. str=obj.toString();
  180. }
  181. System.out.println(str);
  182. }
  183. }

4.4 算法分析

最佳情況:T(n) = O(nlog2 n)  最壞情況:T(n) = O(nlog2 n)  平均情況:T(n) =O(nlog n) 

5,、歸并排序(Merge Sort)

和選擇排序一樣,,歸并排序的性能不受輸入數(shù)據(jù)的影響,但表現(xiàn)比選擇排序好的多,,因?yàn)槭冀K都是O(n log n)的時(shí)間復(fù)雜度,。代價(jià)是需要額外的內(nèi)存空間,。

歸并排序是建立在歸并操作上的一種有效的排序算法。該算法是采用分治法(Divide and Conquer)的一個(gè)非常典型的應(yīng)用,。歸并排序是一種穩(wěn)定的排序方法,。將已有序的子序列合并,得到完全有序的序列,;即先使每個(gè)子序列有序,,再使子序列段間有序。若將兩個(gè)有序表合并成一個(gè)有序表,,稱(chēng)為2-路歸并,。 

5.1 算法描述

  • 把長(zhǎng)度為n的輸入序列分成兩個(gè)長(zhǎng)度為n/2的子序列;

  • 對(duì)這兩個(gè)子序列分別采用歸并排序,;

  • 將兩個(gè)排序好的子序列合并成一個(gè)最終的排序序列,。

5.2 動(dòng)圖演示

5.3 代碼實(shí)現(xiàn)

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

function mergeSort(arr) { //采用自上而下的遞歸方法

    var len = arr.length;

    if(len < 2) {

        return arr;

    }

    var middle = Math.floor(len / 2),

        left = arr.slice(0, middle),

        right = arr.slice(middle);

    return merge(mergeSort(left), mergeSort(right));

}

function merge(left, right)

{

    var result = [];

    while (left.length>0 && right.length>0) {

        if (left[0] <= right[0]) {

            result.push(left.shift());

        }else {

            result.push(right.shift());

        }

    }

    while (left.length)

        result.push(left.shift());

    while (right.length)

        result.push(right.shift());

    return result;

}

5. 4 算法分析

最佳情況:T(n) = O(n)  最差情況:T(n) = O(nlogn)  平均情況:T(n) = O(nlogn)

6、快速排序(Quick Sort)

快速排序的基本思想:通過(guò)一趟排序?qū)⒋庞涗浄指舫瑟?dú)立的兩部分,,其中一部分記錄的關(guān)鍵字均比另一部分的關(guān)鍵字小,,則可分別對(duì)這兩部分記錄繼續(xù)進(jìn)行排序,以達(dá)到整個(gè)序列有序,。

6.1 算法描述

快速排序使用分治法來(lái)把一個(gè)串(list)分為兩個(gè)子串(sub-lists),。具體算法描述如下:

  • 從數(shù)列中挑出一個(gè)元素,稱(chēng)為 “基準(zhǔn)”(pivot),;

  • 重新排序數(shù)列,,所有元素比基準(zhǔn)值小的擺放在基準(zhǔn)前面,所有元素比基準(zhǔn)值大的擺在基準(zhǔn)的后面(相同的數(shù)可以到任一邊),。在這個(gè)分區(qū)退出之后,,該基準(zhǔn)就處于數(shù)列的中間位置。這個(gè)稱(chēng)為分區(qū)(partition)操作,;

  • 遞歸地(recursive)把小于基準(zhǔn)值元素的子數(shù)列和大于基準(zhǔn)值元素的子數(shù)列排序,。

5.2 動(dòng)圖演示

5.3 代碼實(shí)現(xiàn)

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function quickSort(arr, left, right) {

    var len = arr.length,

        partitionIndex,

        left =typeof left !='number' ? 0 : left,

        right =typeof right !='number' ? len - 1 : right;

    if (left < right) {

        partitionIndex = partition(arr, left, right);

        quickSort(arr, left, partitionIndex-1);

        quickSort(arr, partitionIndex+1, right);

    }

    return arr;

}

function partition(arr, left ,right) {    //分區(qū)操作

    var pivot = left,                     //設(shè)定基準(zhǔn)值(pivot)

        index = pivot + 1;

    for (var i = index; i <= right; i++) {

        if (arr[i] < arr[pivot]) {

            swap(arr, i, index);

            index++;

        }       

    }

    swap(arr, pivot, index - 1);

    return index-1;

}

function swap(arr, i, j) {

    var temp = arr[i];

    arr[i] = arr[j];

    arr[j] = temp;

}

5.4 算法分析

最佳情況:T(n) = O(nlogn)   最差情況:T(n) = O(n2)   平均情況:T(n) = O(nlogn) 

7、堆排序(Heap Sort)

堆排序(Heapsort)是指利用堆這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所設(shè)計(jì)的一種排序算法,。堆積是一個(gè)近似完全二叉樹(shù)的結(jié)構(gòu),,并同時(shí)滿(mǎn)足堆積的性質(zhì):即子結(jié)點(diǎn)的鍵值或索引總是小于(或者大于)它的父節(jié)點(diǎn)。

7.1 算法描述

  • 將初始待排序關(guān)鍵字序列(R1,R2….Rn)構(gòu)建成大頂堆,,此堆為初始的無(wú)序區(qū),;

  • 將堆頂元素R[1]與最后一個(gè)元素R[n]交換,此時(shí)得到新的無(wú)序區(qū)(R1,R2,……Rn-1)和新的有序區(qū)(Rn),且滿(mǎn)足R[1,2…n-1]<=R[n],;

  • 由于交換后新的堆頂R[1]可能違反堆的性質(zhì),因此需要對(duì)當(dāng)前無(wú)序區(qū)(R1,R2,……Rn-1)調(diào)整為新堆,,然后再次將R[1]與無(wú)序區(qū)最后一個(gè)元素交換,,得到新的無(wú)序區(qū)(R1,R2….Rn-2)和新的有序區(qū)(Rn-1,Rn),。不斷重復(fù)此過(guò)程直到有序區(qū)的元素個(gè)數(shù)為n-1,則整個(gè)排序過(guò)程完成,。

7.2 動(dòng)圖演示

7.3 代碼實(shí)現(xiàn)

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var len;   //因?yàn)槁暶鞯亩鄠€(gè)函數(shù)都需要數(shù)據(jù)長(zhǎng)度,,所以把len設(shè)置成為全局變量

function buildMaxHeap(arr) {  //建立大頂堆

    len = arr.length;

    for (var i = Math.floor(len/2); i >= 0; i--) {

        heapify(arr, i);

    }

}

function heapify(arr, i) {    //堆調(diào)整

    var left = 2 * i + 1,

        right = 2 * i + 2,

        largest = i;

    if (left < len && arr[left] > arr[largest]) {

        largest = left;

    }

    if (right < len && arr[right] > arr[largest]) {

        largest = right;

    }

    if (largest != i) {

        swap(arr, i, largest);

        heapify(arr, largest);

    }

}

function swap(arr, i, j) {

    var temp = arr[i];

    arr[i] = arr[j];

    arr[j] = temp;

}

function heapSort(arr) {

    buildMaxHeap(arr);

    for (var i = arr.length-1; i > 0; i--) {

        swap(arr, 0, i);

        len--;

        heapify(arr, 0);

    }

    return arr;

}

7.4 算法分析

最佳情況:T(n) = O(nlogn) 最差情況:T(n) = O(nlogn) 平均情況:T(n) = O(nlogn)

8、計(jì)數(shù)排序(Counting Sort)

計(jì)數(shù)排序的核心在于將輸入的數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)化為鍵存儲(chǔ)在額外開(kāi)辟的數(shù)組空間中,。 作為一種線性時(shí)間復(fù)雜度的排序,,計(jì)數(shù)排序要求輸入的數(shù)據(jù)必須是有確定范圍的整數(shù)。

計(jì)數(shù)排序(Counting sort)是一種穩(wěn)定的排序算法,。計(jì)數(shù)排序使用一個(gè)額外的數(shù)組C,,其中第i個(gè)元素是待排序數(shù)組A中值等于i的元素的個(gè)數(shù)。然后根據(jù)數(shù)組C來(lái)將A中的元素排到正確的位置,。它只能對(duì)整數(shù)進(jìn)行排序,。

8.1 算法描述

  • 找出待排序的數(shù)組中最大和最小的元素;

  • 統(tǒng)計(jì)數(shù)組中每個(gè)值為i的元素出現(xiàn)的次數(shù),,存入數(shù)組C的第i項(xiàng),;

  • 對(duì)所有的計(jì)數(shù)累加(從C中的第一個(gè)元素開(kāi)始,每一項(xiàng)和前一項(xiàng)相加),;

  • 反向填充目標(biāo)數(shù)組:將每個(gè)元素i放在新數(shù)組的第C(i)項(xiàng),,每放一個(gè)元素就將C(i)減去1。

8.2 動(dòng)圖演示

8.3 代碼實(shí)現(xiàn)

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function countingSort(arr, maxValue) {

    var bucket =new Array(maxValue+1),

        sortedIndex = 0;

        arrLen = arr.length,

        bucketLen = maxValue + 1;

    for (var i = 0; i < arrLen; i++) {

        if (!bucket[arr[i]]) {

            bucket[arr[i]] = 0;

        }

        bucket[arr[i]]++;

    }

    for (var j = 0; j < bucketLen; j++) {

        while(bucket[j] > 0) {

            arr[sortedIndex++] = j;

            bucket[j]--;

        }

    }

    return arr;

}

8.4 算法分析

當(dāng)輸入的元素是n 個(gè)0到k之間的整數(shù)時(shí),,它的運(yùn)行時(shí)間是 O(n + k),。計(jì)數(shù)排序不是比較排序,排序的速度快于任何比較排序算法,。由于用來(lái)計(jì)數(shù)的數(shù)組C的長(zhǎng)度取決于待排序數(shù)組中數(shù)據(jù)的范圍(等于待排序數(shù)組的最大值與最小值的差加上1),,這使得計(jì)數(shù)排序?qū)τ跀?shù)據(jù)范圍很大的數(shù)組,需要大量時(shí)間和內(nèi)存,。

最佳情況:T(n) = O(n+k)  最差情況:T(n) = O(n+k)  平均情況:T(n) = O(n+k)

9,、桶排序(Bucket Sort)

桶排序是計(jì)數(shù)排序的升級(jí)版。它利用了函數(shù)的映射關(guān)系,,高效與否的關(guān)鍵就在于這個(gè)映射函數(shù)的確定,。

桶排序 (Bucket sort)的工作的原理:假設(shè)輸入數(shù)據(jù)服從均勻分布,將數(shù)據(jù)分到有限數(shù)量的桶里,,每個(gè)桶再分別排序(有可能再使用別的排序算法或是以遞歸方式繼續(xù)使用桶排序進(jìn)行排

9.1 算法描述

  • 設(shè)置一個(gè)定量的數(shù)組當(dāng)作空桶,;

  • 遍歷輸入數(shù)據(jù),并且把數(shù)據(jù)一個(gè)一個(gè)放到對(duì)應(yīng)的桶里去,;

  • 對(duì)每個(gè)不是空的桶進(jìn)行排序,;

  • 從不是空的桶里把排好序的數(shù)據(jù)拼接起來(lái)。 

9.2 圖片演示

9.3 代碼實(shí)現(xiàn)

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function bucketSort(arr, bucketSize) {

    if (arr.length === 0) {

      return arr;

    }

    var i;

    var minValue = arr[0];

    var maxValue = arr[0];

    for (i = 1; i < arr.length; i++) {

      if (arr[i] < minValue) {

          minValue = arr[i];               //輸入數(shù)據(jù)的最小值

      }else if (arr[i] > maxValue) {

          maxValue = arr[i];               //輸入數(shù)據(jù)的最大值

      }

    }

    //桶的初始化

    var DEFAULT_BUCKET_SIZE = 5;           //設(shè)置桶的默認(rèn)數(shù)量為5

    bucketSize = bucketSize || DEFAULT_BUCKET_SIZE;

    var bucketCount = Math.floor((maxValue - minValue) / bucketSize) + 1;  

    var buckets =new Array(bucketCount);

    for (i = 0; i < buckets.length; i++) {

        buckets[i] = [];

    }

    //利用映射函數(shù)將數(shù)據(jù)分配到各個(gè)桶中

    for (i = 0; i < arr.length; i++) {

        buckets[Math.floor((arr[i] - minValue) / bucketSize)].push(arr[i]);

    }

    arr.length = 0;

    for (i = 0; i < buckets.length; i++) {

        insertionSort(buckets[i]);                     //對(duì)每個(gè)桶進(jìn)行排序,,這里使用了插入排序

        for (var j = 0; j < buckets[i].length; j++) {

            arr.push(buckets[i][j]);                     

        }

    }

    return arr;

}

9.4 算法分析

桶排序最好情況下使用線性時(shí)間O(n),,桶排序的時(shí)間復(fù)雜度,,取決與對(duì)各個(gè)桶之間數(shù)據(jù)進(jìn)行排序的時(shí)間復(fù)雜度,因?yàn)槠渌糠值臅r(shí)間復(fù)雜度都為O(n),。很顯然,,桶劃分的越小,各個(gè)桶之間的數(shù)據(jù)越少,,排序所用的時(shí)間也會(huì)越少,。但相應(yīng)的空間消耗就會(huì)增大。 

最佳情況:T(n) = O(n+k)   最差情況:T(n) = O(n+k)   平均情況:T(n) = O(n2)  

10,、基數(shù)排序(Radix Sort)

基數(shù)排序也是非比較的排序算法,,對(duì)每一位進(jìn)行排序,從最低位開(kāi)始排序,,復(fù)雜度為O(kn),為數(shù)組長(zhǎng)度,,k為數(shù)組中的數(shù)的最大的位數(shù);

基數(shù)排序是按照低位先排序,,然后收集,;再按照高位排序,然后再收集,;依次類(lèi)推,,直到最高位。有時(shí)候有些屬性是有優(yōu)先級(jí)順序的,,先按低優(yōu)先級(jí)排序,,再按高優(yōu)先級(jí)排序。最后的次序就是高優(yōu)先級(jí)高的在前,,高優(yōu)先級(jí)相同的低優(yōu)先級(jí)高的在前,。基數(shù)排序基于分別排序,,分別收集,,所以是穩(wěn)定的。

10.1 算法描述

  • 取得數(shù)組中的最大數(shù),,并取得位數(shù),;

  • arr為原始數(shù)組,從最低位開(kāi)始取每個(gè)位組成radix數(shù)組,;

  • 對(duì)radix進(jìn)行計(jì)數(shù)排序(利用計(jì)數(shù)排序適用于小范圍數(shù)的特點(diǎn)),;

10.2 動(dòng)圖演示

10.3 代碼實(shí)現(xiàn)

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//LSD Radix Sort

var counter = [];

function radixSort(arr, maxDigit) {

    var mod = 10;

    var dev = 1;

    for (var i = 0; i < maxDigit; i++, dev *= 10, mod *= 10) {

        for(var j = 0; j < arr.length; j++) {

            var bucket = parseInt((arr[j] % mod) / dev);

            if(counter[bucket]==null) {

                counter[bucket] = [];

            }

            counter[bucket].push(arr[j]);

        }

        var pos = 0;

        for(var j = 0; j < counter.length; j++) {

            var value =null;

            if(counter[j]!=null) {

                while ((value = counter[j].shift()) !=null) {

                      arr[pos++] = value;

                }

          }

        }

    }

    return arr;

}

10.4 算法分析

最佳情況:T(n) = O(n * k)   最差情況:T(n) = O(n * k)   平均情況:T(n) = O(n * k)

基數(shù)排序有兩種方法:

MSD 從高位開(kāi)始進(jìn)行排序 LSD 從低位開(kāi)始進(jìn)行排序 

基數(shù)排序 vs 計(jì)數(shù)排序 vs 桶排序

這三種排序算法都利用了桶的概念,但對(duì)桶的使用方法上有明顯差異:

  • 基數(shù)排序:根據(jù)鍵值的每位數(shù)字來(lái)分配桶

  • 計(jì)數(shù)排序:每個(gè)桶只存儲(chǔ)單一鍵值

  • 桶排序:每個(gè)桶存儲(chǔ)一定范圍的數(shù)值

參考資料:

http://blog.csdn.net/fengyinchao/article/details/52667625

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