java实现排序算法之交换排序（冒泡排序和快速排序）

前端时间考研，复习了不少基础算法，决定趁这个机会总结一下，近期我会把常用的八大排序算法都总结到，算是对自己前段时间的总结：排序算法按排序方式可分为交换排序，选择排序，插入排序和归并排序，基数排序，现在先来介绍交换排序：

交换排序是指通过交换元素位置来实现算法的排序：最典型的就是冒泡排序和快速排序，下面分别讲解这两种算法：

冒泡排序：

算法思想：通过从前往后或者从后往前两两比较相邻元素的值，逐级把最大的元素或者最小的元素给甄选出来，结果将最小（大）的元素交换至待排序列的第一个位置，下一趟冒泡时，已经确定的元素不在参与比较。

稳定性：稳定

时空复杂度与初始状态是否有关：是

时间复杂度：

最好情况O(n)——元素已经有序，排序时只需比较n-1次，无须移动元素

最坏情况O(n^2) ——元素逆序 ，排序时比较次数为n(n-1)/2, 移动次数为：3n(n-1)/2

平均情况O(n^2)

下面是java实现的代码：

public class Main {
	
	public static void main(String[] args) {
		int []a={4,9,2,7,1,8,9,5,3};
		BubbleSort(a);//传入的是引用
		print(a);
		
	}

	public static void  BubbleSort(int [] target){
		int length=target.length;
		for(int i=0;i<length-1;i++){//趟数n-1
			boolean changeFlag=false;//表示本趟冒泡是否交换了元素
			for(int j=0;j<length-1-i;j++){
				if(target[j]>target[j+1]){//一趟排序确定一个最大元素，当然也可以是确定最小的元素，不过要改for循环从后往前遍历
					int temp=target[j];
					target[j]=target[j+1];
					target[j+1]=temp;
					changeFlag=true;
				}					
			}	
			if(changeFlag==false)return ;//若没交换，则说明元素已经有序
		}
		return ;
		
	}
	public static void print(int []target){
		for(int i=0;i<target.length;i++){
			System.out.print(target[i]+",");
		}
	}
}

快速排序：感觉不管是考研还是工作面试，或者以后的工作中，感觉这个算法用到的地方还是蛮多的，

算法思想：这个基本思想是基于分治法的：在待排序表中任取一元素pivot作为基准，然后通过一趟排序将排序表划分为大于等于privot元素和小于privot元素的两个部分，将privot放在两部分中间的位置上，这个位置就是其在这个表上的最终位置，这个过程称为一趟快速排序，也就是说每一次快速排序，都会确定一个元素的最终位置。而后分别递归的对这两部分重复上述过程，直到每部分都只有一个元素或为空为止，这样元素都放在了其最终的位置上。这样说每个人应该都能看懂，可是实际操作起来，就发现没那么简单，因为我们并不能把元素都取出分为一个一个的，然后把小的放在privot左边，大的放在privot'右边，因为数组中的地址是固定不变的，我们能做的只是寻找出privot在数组中的位置，然后将privot放入其中就好，因此这个算法的重点是找到privot的位置。

稳定性：不稳定

时空复杂度与初始状态是否有关：是

时间复杂度：与划分是否对称有关，即取到的privot值是否能将表划分为两部分等长的元素

最好情况O(nlog2^n) ——每次划分均等分

最坏情况O(n^2)——初始排序已基本有序或逆序

空间复杂度：就是额外需要用到的空间，本算法就是递归用到的栈的深度

最好情况：O(log2^n) 

最坏情况：O(n)

java实现的代码：

public class Main {
	
	public static void main(String[] args) {
		int []a={4,9,2,7,1,8,9,5,3};
		quickSort(a,0,a.length-1);
		print(a);
	}
	
	public static void quickSort(int []a,int low,int high){
		if(low<high){//递归结束条件 low>high
		int middle=getMiddle(a,low,high);
		quickSort(a,low,middle-1);
		quickSort(a,middle+1,high);
		}
		
	}
	public static int getMiddle(int []a,int low,int high){//划分函数
		int privot=a[low];//一般取数组中第一个元素作为基准，用privot保存基准值，数组中空出一个空位
		while(low<high){
			while(low<high&&a[high]>=privot)high--;//先从后往前遍历寻找到比privot小的值
			a[low]=a[high];//将比privot小的值放入基准的位置，这时又空出一个空位
			while(low<high&&a[low]<=privot)low++;//然后从前往后遍历寻找比privot大的值
			a[high]=a[low];//然后把寻找到的值，放入上面寻找到的位置上
		}//当low比high大时，说明已经找到位置
		a[low]=privot;//low所指向的位置就是privot的最终位置
		return low;
	}
	public static void print(int []target){
		for(int i=0;i<target.length;i++){
			System.out.print(target[i]+",");
		}
	}

}

谢谢观看！