经典排序算法JAVA实现
创始人
2024-02-04 13:20:50
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1、选择排序

首先在未排序数列中找到最小元素,然后将其与数列的首部元素进行交换,然后,在剩余未排序元素中继续找出最小元素,将其与已排序数列的末尾位置元素交换。以此类推,直至所有元素均排序完毕.复杂度为n2,复杂度还是相当高的

选择排序即是采用交换次数最少的方针进行排序,选择排序的交换次数要远远少于冒泡排序

力扣2471逐层排序二叉树所需的最少操作数目用到了选择排序算法

选择排序算法是不稳定的,值相同的元素的相对位置可能会发生改变,这一点需要特别注意

 2、快速排序

快速排序是不稳定的

快速排序的时间复杂度在最坏情况下是O(N2),平均的时间复杂度是O(N*lgN)。

 详细思路见常见几种java排序算法_zzzgd816的博客-CSDN博客

代码及注解如下所示

public void sort(int arr[],int begin,int end){if(begin>=end){return;}//左边的i,左指针int start_pos=begin;//右边的j,右指针int end_pos=end;//基准值,默认为第一个元素int standard=arr[start_pos];while (start_pos=arr[start_pos]){start_pos++;}//如果确实找到该元素,那么就进行置换,置换过后右指针左移一位if(arr[start_pos]>standard){arr[end_pos]=arr[start_pos];end_pos--;}}//左右指针重叠,将基准值赋予左右指针重叠处arr[start_pos]=standard;//分治递归sort(arr,begin,start_pos-1);sort(arr,start_pos+1,end);}

3、堆排序

什么是堆?

 堆的实现方式: 

数组按顺序存储层序遍历的二叉树,按顺序全部放进来,因为是完全二叉树,数组中间不可能存在空缺

 用数组存储这样的好处便是,已知一个节点在数组中的索引为k时,它的父节点位置为k/2,它的两个子结点的位置分别为2k和2k+1.如此这般,在不使用指针的情况下,也可以通过计算数组的索引在树中上下移动,从a[k]向上一层,就令k=k/2,向下一层就令k等于2k或2k+1

堆的特性:

对于每个节点的值都大于等于子树中每个节点值的堆,我们叫做“大顶堆”。对于每个节点的值都小于等于子树中每个节点值的堆,我们叫做“小顶堆”。

堆的插入:

 插入新节点s,插入节点后,堆不一定还是标准的堆,需要将插入的元素不断向父节点的值去做比较,如果不符合条件,则交换两者的值,直到父节点的值与子节点的关系符合条件为止,如图所示:

 堆的删除:

以删除根节点为例,将堆中最后一个元素与根节点元素互换,如图所示

 将置换后的根节点删除,如图所示,

 此时堆并不是标准的堆,要通过不断调整使得堆变成标准堆(下沉操作),通过逐次下沉操作使得堆变为标准堆

 

 

 堆基本操作的代码如下所示,包含堆的插入节点、删除节点、上浮、下沉等算法

public class Heap>{//存储堆中的元素private T[] items;//记录堆中元素的个数private int N;//初始化,数组中的0索引处已经废弃掉了public Heap(int capacity){this.items=(T[]) new Comparable[capacity+1];this.N=0;}//判断堆中索引i处的元素是否小于索引j处的元素private boolean less(int i,int j){return items[i].compareTo(items[j])<0;}//交换堆中i索引和j索引处的值private void exch(int i,int j){T temp=items[i];items[i]=items[j];items[j]=temp;}//往堆中插入一个元素public void insert(T t){items[++N]=t;//使得插入的元素处于正确的位置swim(N);}//使用上浮算法,使得索引k处的元素能在堆中处于一个正确的位置public void swim(int k){//通过循环,不断比较当前节点的值和父节点的值,如果发现父节点的值比当前节点小,则交换位置while (k>1){//比较当前节点和其父节点,如果小,则交换两者的位置if(less(k/2,k)){exch(k/2,k);}k=k/2;}}//删除堆中最大的元素,并返回这个最大元素public T delMax(){T max=items[1];//交换索引1处的元素和最大索引处的元素,让完全二叉树的最右侧元素变成临时根节点exch(1,N);//删除最大索引处的节点items[N]=null;//元素个数减一
N--;//通过下沉调整堆,让堆重新有序sink(1);return max;}//使用下沉算法public void sink(int k){//通过循环不断对比当前k节点及其左子节点2k、右子节点2k+1,如果当前节点小,则需要交换位置//存在删除后不存在右子节点的情况//-----------------这里的范围非常关键while (2*k<=N){//-------------------//获取当前节点的较大子节点值int max;//记录较大节点所在的索引if(2*k+1<=N){if(less(2*k,2*k+1)){max=2*k+1;}else {max=2*k;}}else {max=2*k;}//如果已经符合条件if(!less(k,max)){break;}//如果不符合条件,则交换k和max索引处的值exch(k,max);//k往下走k=max;}}}

时间复杂度,空间复杂度分析见排序算法之 堆排序 及其时间复杂度和空间复杂度_庾志辉的博客-CSDN博客_堆排序时间复杂度

具体原理,代码实现见

Java实现堆排序及详细图解_又蠢又笨的懒羊羊程序猿的博客-CSDN博客

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