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
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: 2024-10-12 03:43:07