代码更新自上篇，如下：
1 package ren.laughing.datastructure.algorithm;
2
3 import ren.laughing.datastructure.baseImpl.BinTreeNode;
4
5 /**
6 * 排序
7 *
8 * @author Laughing_Lz
9 * @time 2016年4月22日
10 */
11 public class Sorter {
12 /**
13 * 直接插入排序(从小到大) 时间复杂度为O(n^2)
14 *
15 * @param arr
16 * 要排序的数组
17 * @param low
18 * 要排序的最低下标
19 * @param high
20 * 要排序的最高下标
21 * @return 排序后的数组
22 */
23 public static void insertSort(int[] arr, int low, int high) {
24 for (int i = low + 1; i <= high; i++) {
25 int temp = arr[i];// 待插入元素
26 int j = i;// 记录待插入位置
27 for (; j > low && temp < arr[j - 1]; j--) {//
28 arr[j] = arr[j - 1];// 后移
29 }
30 arr[j] = temp;// 插入
31 }
32 printResult("直接插入排序：", arr);
33 }
34
35 /**
36 * 折半插入排序 时间复杂度仍为O(n^2)
37 *
38 * @param arr
39 * @param low
40 * @param high
41 * @return
42 */
43 public static void binInsertSort(int[] arr, int low, int high) {
44 for (int i = low + 1; i <= high; i++) {
45 int temp = arr[i];
46 int lo = low;
47 int hi = i - 1;
48 while (lo <= hi) {// 注意‘=‘ ★
49 int mid = (lo + hi) / 2;
50 if (temp < arr[mid]) {
51 hi = mid - 1;// 由此看出最终temp的位置在hi+1
52 } else {
53 lo = mid + 1;// hi+1等同于lo (此处应该没错吧？)
54 }
55 }
56 for (int j = i - 1; j > hi; j--) {// 后移
57 arr[j + 1] = arr[j];
58 }
59 arr[hi + 1] = temp;// 插入
60 }
61 printResult("折半插入排序：", arr);
62 }
63
64 /**
65 * 希尔排序（缩小增量排序） 当n在某个范围内，时间复杂度可达到O(n^1.3)
66 *
67 * @param arr
68 * @param low
69 * @param high
70 * @param delta
71 * 步长序列
72 */
73 public static void shellSort(int[] arr, int low, int high, int[] delta) {
74 for (int i = 0; i < delta.length; i++) {// 第一步：遍历步长序列
75 for (int m = low; m < low + delta[i]; m++) {// 第二步：循环起始点，保证每个被拆分的子序列都被直接排序
76 for (int j = m + delta[i]; j <= high; j += delta[i]) {// 对每个子序列直接排序
77 int temp = arr[j];
78 int k = j;
79 for (; k > m && temp < arr[(k - delta[i])]; k -= delta[i]) {
80 arr[k] = arr[(k - delta[i])];// 后移
81 }
82 arr[k] = temp;// 插入
83 }
84 }
85 }
86 printResult("希尔排序：", arr);
87 }
88
89 /**
90 * 冒泡排序 时间复杂度为O(n^2)
91 *
92 * @param arr
93 * @param low
94 * @param high
95 */
96 public static void bubbleSort(int[] arr, int low, int high) {
97 int len = high - low + 1;
98 for (int i = 1; i < len; i++) {
99 for (int j = low; j <= high - i; j++) {// 这里j<= high-i ★
100 if (arr[j] > arr[j + 1]) {
101 int temp = arr[j];// 交换
102 arr[j] = arr[j + 1];
103 arr[j + 1] = temp;
104 }
105 }
106 }
107 printResult("冒泡排序：", arr);
108 }
109
110 /**
111 * 快速排序 需要递归
112 *
113 * @param arr
114 * @param low
115 * @param high
116 */
117 public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
118 if (low < high) {
119 int pa = partition(arr, low, high);// 分治
120 quickSort(arr, low, pa - 1);
121 quickSort(arr, pa + 1, high);
122 }
123 }
124
125 /**
126 * 将序列划分为两个子序列并返回枢轴元素的位置
127 *
128 * @param arr
129 * @param low
130 * 划分区间
131 * @param high
132 * @return
133 */
134 private static int partition(int[] arr, int low, int high) {
135 int pivot = arr[low];// 首先定义枢轴为low所指元素
136 while (low < high) {// 交替扫描
137 while (arr[high] > pivot && low < high) {
138 high--;
139 }
140 arr[low] = arr[high];// 将比 pivot 小的元素移向低端
141 while (arr[low] < pivot && low < high) {
142 low++;
143 }
144 arr[high] = arr[low];// 将比 pivot 大的元素移向高端
145 }
146 arr[low] = pivot;// 设置枢轴
147 return low;
148 }
149
150 /**
151 * 简单选择排序 时间复杂度为O(n^2)
152 *
153 * @param arr
154 * @param low
155 * @param high
156 */
157 public static void selectSort(int[] arr, int low, int high) {
158 for (int i = low; i < high - 1; i++) {
159 int min = i;// 记录位置,不是元素是位置！★
160 for (int j = i; j <= high; j++) {
161 if (arr[j] < arr[min]) {
162 min = j;// 更新最小元素位置
163 }
164 }
165 if (min != i) {// 交换
166 int temp = arr[min];
167 arr[min] = arr[i];
168 arr[i] = temp;
169 }
170 }
171 printResult("简单选择排序：", arr);
172 }
173
174 /**
175 * 堆排序，时间复杂度为O(nlogn) 堆排序中，arr[]数组的首位arr[0]弃用。所以这里arr[1]为根结点
176 *
177 * @param arr
178 */
179 public static void heapSelectSort(int[] arr) {
180 int n = arr.length - 1;
181 for (int i = n / 2; i >= 1; i--) {// 遍历叶子结点的上层第一个结点及之前所有结点,i>=1是因为数组中首位元素弃用
182 heapAdjust(arr, i, n);// 初始化建堆,i=n/2位置
183 }
184 for (int i = n; i > 1; i--) {//
185 int temp = arr[1];// 堆顶元素（根节点）为最大元素，将它和堆底元素交换
186 arr[1] = arr[i];
187 arr[i] = temp;
188 heapAdjust(arr, 1, i - 1);// 从根结点更新堆
189 }
190 printResult("堆排序：", arr);
191 }
192
193 /**
194 * 创建堆
195 *
196 * @param r
197 * 数组元素根据二叉树层次遍历顺序存储
198 * @param low
199 * 遍历是否比左右孩子大的起始结点
200 * @param high
201 * 数组长度
202 */
203 private static void heapAdjust(int[] r, int low, int high) {
204 int temp = r[low];// r[low]为要与左右孩子比较的父结点，以保证其比左右孩子都大
205 for (int j = 2 * low; j <= high; j = j * 2) {// 需要循环保证该起始结点low以下的树都符合堆定义★
206 if (j < high && r[j] < r[j + 1]) {// r[j]是r[low]的左孩子，r[j+1]是右孩子
207 j++;
208 }
209 if (temp > r[j]) {// 父结点与较大的孩子比较大小，若父结点小，交换
210 break;
211 }
212 r[low] = r[j];// 父结点存放的是三者中最大的元素
213 low = j;
214 }
215 r[low] = temp;// 将原父结点的元素存入孩子结点
216 }
217
218 /**
219 * 归并排序
220 *
221 * @param arr
222 * @param low
223 * @param high
224 */
225 public static void mergeSort(int[] arr, int low, int high) {
226 if (low < high) {// 分治
227 mergeSort(arr, low, (low + high) / 2);
228 mergeSort(arr, (low + high) / 2 + 1, high);
229 merge(arr, low, (low + high) / 2, high);
230 }
231 }
232
233 /**
234 * 将两个有序区间[low,mid]和[mid+1,high]合并成一个有序区间
235 *
236 * @param arr
237 * @param low
238 * @param mid
239 * @param high
240 */
241 private static void merge(int[] arr, int low, int mid, int high) {
242 int[] temp = new int[high - low + 1];
243 int a = low;
244 int b = mid + 1;
245 int t = 0;
246 while (a <= mid && b <= high) {// 注意这个循环★
247 if (arr[a] < arr[b]) {
248 temp[t++] = arr[a++];
249 } else {
250 temp[t++] = arr[b++];
251 }
252 }
253 while (a <= mid) {
254 temp[t++] = arr[a++];
255 }
256 while (b <= high) {
257 temp[t++] = arr[b++];
258 }
259 for (int i = 0; i < temp.length; i++) {
260 arr[low + i] = temp[i];
261 }
262 }
263
264 /**
265 * 程序入口
266 *
267 * @param args
268 */
269 public static void main(String[] args) {
270 int[] arr = new int[] { 2, 5, 7, 3, 4, 8, 1, 9, 6, 0 };
271 int[] delta = new int[] { 5, 3, 1 };
272 // insertSort(arr, 0, 9);
273 // binInsertSort(arr, 0, 9);
274 // shellSort(arr, 0, 9, delta);
275 // bubbleSort(arr, 0, 9);
276 // quickSort(arr, 0, 9);
277 // printResult("快速排序：", arr);
278 // selectSort(arr, 0, 9);
279 // heapSelectSort(arr);
280 mergeSort(arr, 0, 9);
281 printResult("归并排序：", arr);
282 }
283
284 /**
285 * 打印
286 *
287 * @param str
288 * @param arr
289 */
290 public static void printResult(String str, int[] arr) {
291 System.out.print(str);
292 for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
293 System.out.print(arr[i] + " ");
294 }
295 System.out.println();
296 }
297 }
时间： 2024-11-06 10:11:52