1.初级排序算法
1.1我们关注的主要对象为重拍数组元素的算法。，其中每个元素有个主键，将主键按照某种方式排列。在java中元素通常都是对象，对主键描述往往通过comparable接口。
一般排序模板
public class Example{
public static void sort(Comparable[] a)
{.......}
private static boolean less(Comparable v,Comparable w)
{ return v.compareTo(w)<0;}
private static void each(Comparable[] a,int i, int j)
{ Comparable t=a[i]; a[i]=a[j]; a[j]=t;}
private static void show(Comparable[] a)
{//在单行中打印数组
for(int i=0; i<a.length; i++)
StdOut.print(a[i]+ ";");
StdOut.println();
}
public static boolean isSorted(Comparable[] a)
{//检测是否有序
for(int i=1; i<a.length; i++)
if(less(a[i],a[i-1])) return false;
return true;
}
public static void main(String[] args)
{//从标准输入读取字符串，排序后输出
String[] a=In.readStrings();
sort(a);
assert isSorted(a);
show(a);
}
}
在java中一般是靠这个比较，即V<W返回负值（-1），返回0;V=W,;V>W,返回正值（1）
private static boolean less(Comparable v,Comparable w)
{ return v.compareTo(w)<0;}
1.2 Selection选择排序
即先找出最小元素调整位置，往复。
特点：
对于长度为N的数组，选择排序需要大约N^2/2次比较和N次交换，运行时间和输入无关，数据移动最少
public class Selection {
public static void sort(Comparable[] a) {
int n = a.length;
for (int i = 0; i < n; i++) {
int min = i;
for (int j = i; j < n; j++)
if (less(a[min], a[i])) min = j;
exch(a, i, min);
}
}
private static boolean less(Comparable v, Comparable w) {
return v.compareTo(w) < 0;
}
private static void exch(Comparable[] a, int i, int j) {
Comparable t = a[i];
a[i] = a[j];
a[j] = t;
}
private static void show(Comparable[] a) {//在单行中打印数组
for (int i = 0; i < a.length; i++)
StdOut.print(a[i] + ";");
StdOut.println();
}
private static boolean isSorted(Comparable[] a) {//检测是否有序
for (int i = 1; i < a.length; i++)
if (less(a[i], a[i - 1])) return false;
return true;
}
public static void main(String[] args) {//从标准输入读取字符串，排序后输出
String[] a = StdIn.readAllStrings();
sort(a);
assert isSorted(a);
show(a);
}
}
其中比较交换是
for (int j = i; j < n; j++)
if (less(a[min], a[i])) min = j;
exch(a, i, min);执行顺序
1.3 Insertion(插入排序)对随机排列的长度为N且主键不重复的数组，平均情况下插入排序需要~N^2/4比较及~N^2/4次交换。最坏情况需要~N^2/2比较及~N^2/2次交换，最好为N-1次比较及0次交换
1.3 Insertion(插入排序)对随机排列的长度为N且主键不重复的数组，平均情况下插入排序需要~N^2/4比较及~N^2/4次交换。最坏情况需要~N^2/2比较及~N^2/2次交换，最好为N-1次比较及0次交换public class Insertion {
public static void sort(Comparable[] a) {
int N = a.length;
for (int i = 1; i < N; i++) {
for (int j = i; j > 0 && less(a[j], a[j - 1]); j--)
exch(a, j, j - 1);
}
}
private static boolean less(Comparable v, Comparable w) {
return v.compareTo(w) < 0;
}
private static void exch(Comparable[] a, int i, int j) {
Comparable t = a[i];
a[i] = a[j];
a[j] = t;
}
private static void show(Comparable[] a) {//在单行中打印数组
for (int i = 0; i < a.length; i++)
StdOut.print(a[i] + ";");
StdOut.println();
}
private static boolean isSorted(Comparable[] a) {//检测是否有序
for (int i = 1; i < a.length; i++)
if (less(a[i], a[i - 1])) return false;
return true;
}
public static void main(String[] args) {//从标准输入读取字符串，排序后输出
String[] a = StdIn.readAllStrings();
sort(a);
assert isSorted(a);
show(a);
}
}
插入排序需要的交换操作和数组倒置数量相同，需要比较次数大于等于倒置数量，小于等于倒置数量加上数组大小再减一。
执行顺序
1.4比较排序算法
public class sortCompare {
public static double time(String alg, Double[] a) {
Stopwatch timer = new Stopwatch();
if (alg.equals("Insersion")) Insertion.sort(a);
if (alg.equals("Selection")) Selection.sort(a); //其他排序。。。
else throw new IllegalArgumentException("Invalid algorithm: " + alg);
return timer.elapsedTime();
}
public static double timeRandomInput(String alg, int N, int T) {
//
double total = 0.0;
Double[] a = new Double[N];
for (int t = 0; t < T; t++) {
for (int i = 0; i < N; i++)
a[i] = StdRandom.uniform();
total += time(alg, a);
}
return total;
}
public static void main(String[] args) {
String alg1 = args[0];
String alg2 = args[1];
int N = Integer.parseInt(args[2]);
int T = Integer.parseInt(args[3]);
double t1 = timeRandomInput(alg1, N, T);
double t2 = timeRandomInput(alg2, N, T);
StdOut.printf("For %d random Double\n %s id", N, alg1);
StdOut.printf(" %.1f times faster than %s\\n", t2 / t1, alg2);
}
}
1.5 Shell排序
基于插入排序的改进。当极值位于极端位置时，需要大量时间。
h有序数组
假设存在任意间隔h的元素为有序的，那么可以节省时间。
public class Shell {
public static void sort(Comparable[] a) {
int N = a.length;
int h = 1;
while (h < N / 3) h = h * 3 + 1; //1,4,13,40,121
while (h >= 1) {
//数组为h有序
for (int i = h; i < N; i++) {
for (int j = i; j >= h && less(a[j], a[j - h]); j -= h)
exch(a, j, j - h);
}
h = h / 3;
}
}
private static boolean less(Comparable v, Comparable w) {
return v.compareTo(w) < 0;
}
private static void exch(Comparable[] a, int i, int j) {
Comparable t = a[i];
a[i] = a[j];
a[j] = t;
}
private static void show(Comparable[] a) {//在单行中打印数组
for (int i = 0; i < a.length; i++)
StdOut.print(a[i] + ";");
StdOut.println();
}
private static boolean isSorted(Comparable[] a) {//检测是否有序
for (int i = 1; i < a.length; i++)
if (less(a[i], a[i - 1])) return false;
return true;
}
public static void main(String[] args) {//从标准输入读取字符串，排序后输出
String[] a = StdIn.readAllStrings();
sort(a);
assert isSorted(a);
show(a);
}
}
分析h,j,i,a[x]变化趋势
SHELLSORTEXAMPLE
h=13时 j=[h,2h]
比较区间为PS|LH|EE|
h=4时，i~16，j=[h,2h] 比较一次 j=[2h,3h]比较两次 j=[3h,4h]比较三次
j=[h,2h]时
比较区间为:|LP|SH|OE|RL|
j=[2h,3h]时
比较区间为：|TLP|ESH|XOE|ARL|
j=[3h,4h]时
比较区间为：|MTLP|SESH|LXOE|EARL|
h=1，插入排序
执行顺序
可视化
原文地址：https://www.cnblogs.com/yhsing/p/12182531.html
时间： 2024-08-08 03:03:57