Java常用8大排序算法+二分法查找法

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转载最新推荐文章于 2026-06-10 17:11:45 发布 1.4k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

【机器学习（一）】从零到一：用sklearn构建你的第一个机器学习项目本文为机器学习新手提供了一个完整的端到端实战指南。通过使用Python的scikit-learn库，以经典的鸢尾花数据集为例，详细演示了从环境搭建、数据探索、预处理、模型训练与评估，到超参数调优和模型保存的全流程。文章旨在帮助读者快速构建第一个机器学习项目，掌握核心工作流和工程实践。阅读详情

排序算法分类：

1）插入排序（直接插入排序、希尔排序）

2）交换排序（冒泡排序、快速排序）

3）选择排序（直接选择排序、堆排序）

4）归并排序

5）分配排序（基数排序）

所需辅助空间最多：归并排序

所需辅助空间最少：堆排序

平均速度最快：快速排序

不稳定：快速排序，希尔排序，堆排序。

先来看看 8种排序之间的关系：

1.直接插入排序

（1）基本思想：在要排序的一组数中，假设前面(n-1)[n>=2] 个数已经是排

好顺序的，现在要把第n 个数插到前面的有序数中，使得这 n个数

也是排好顺序的。如此反复循环，直到全部排好顺序。

（2）实例

（3）用java实现

[java] view plaincopy

1. package com.njue;

3. publicclass insertSort {

5. public insertSort(){

6. inta[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,

34,15,35,25,53,51};

7. int temp=0;

8. for(int i=1;i<a.length;i++){

9. int j=i-1;

10. temp=a[i];

11. for(;j>=0&&temp<a[j];j--){

12. a[j+1]=a[j]; //将大于temp 的值整体后移一个单位

13. }

14. a[j+1]=temp;

15. }

16.

17. for(int i=0;i<a.length;i++){

18. System.out.println(a[i]);

19. }

20. }

2. 希尔排序（最小增量排序）

（1）基本思想：算法先将要排序的一组数按某个增量 d（n/2,n为要排序数的个数）分成若

干组，每组中记录的下标相差 d.对每组中全部元素进行直接插入排序，然后再用一个较小

的增量（d/2）对它进行分组，在每组中再进行直接插入排序。当增量减到 1 时，进行直接

插入排序后，排序完成。

（2）实例：

（3）用java实现

[java] view plaincopy

1. publicclass shellSort {

3. publicshellSort(){

5. int a[]={1,54,6,3,78,34,12,45,56,100};

6. double d1=a.length;

7. int temp=0;

9. while(true){

10. d1= Math.ceil(d1/2);

11. int d=(int) d1;

12. for(int x=0;x<d;x++){

13.

14. for(int i=x+d;i<a.length;i+=d){

15. int j=i-d;

16. temp=a[i];

17. for(;j>=0&&temp<a[j];j-=d){

18. a[j+d]=a[j];

19. }

20. a[j+d]=temp;

21. }

22. }

23.

24. if(d==1){

25. break;

26. }

27.

28. for(int i=0;i<a.length;i++){

29. System.out.println(a[i]);

30. }

31. }

3.简单选择排序

（1）基本思想：在要排序的一组数中，选出最小的一个数与第一个位置的数交换；

然后在剩下的数当中再找最小的与第二个位置的数交换，如此循环到倒数第二个数和最后一

个数比较为止。

（2）实例：

（3）用java实现

[java] view plaincopy

1. publicclass selectSort {

3. public selectSort(){

4. int a[]={1,54,6,3,78,34,12,45};

5. int position=0;

6. for(int i=0;i<a.length;i++){

7. int j=i+1;

8. position=i;

9. int temp=a[i];

10. for(;j<a.length;j++){

11. if(a[j]<temp){

12. temp=a[j];

13. position=j;

14. }

15. }

16. a[position]=a[i];

17. a[i]=temp;

18. }

19.

20. for(int i=0;i<a.length;i++)

21. System.out.println(a[i]);

22. }

23. }

4，堆排序

（1）基本思想：堆排序是一种树形选择排序，是对直接选择排序的有效改进。

堆的定义如下：具有n个元素的序列（h1,h2,...,hn),当且仅当满足（hi>=h2i,hi>=2i+1）或

（hi<=h2i,hi<=2i+1）(i=1,2,...,n/2)时称之为堆。在这里只讨论满足前者条件的堆。由堆的

定义可以看出，堆顶元素（即第一个元素）必为最大项（大顶堆）。完全二叉树可以很直观

地表示堆的结构。堆顶为根，其它为左子树、右子树。初始时把要排序的数的序列看作是一

棵顺序存储的二叉树，调整它们的存储序，使之成为一个堆，这时堆的根节点的数最大。然

后将根节点与堆的最后一个节点交换。然后对前面(n-1)个数重新调整使之成为堆。依此类

推，直到只有两个节点的堆，并对它们作交换，最后得到有 n个节点的有序序列。从算法

描述来看，堆排序需要两个过程，一是建立堆，二是堆顶与堆的最后一个元素交换位置。所

以堆排序有两个函数组成。一是建堆的渗透函数，二是反复调用渗透函数实现排序的函数。

（2）实例：

初始序列：46,79,56,38,40,84

建堆：

交换，从堆中踢出最大数

剩余结点再建堆，再交换踢出最大数

依次类推：最后堆中剩余的最后两个结点交换，踢出一个，排序完成。

（3）用java实现

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1. import java.util.Arrays;

3. publicclass HeapSort {

4. inta[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,

34,15,35,25,53,51};

5. public HeapSort(){

6. heapSort(a);

7. }

9. public void heapSort(int[] a){

10. System.out.println("开始排序");

11. int arrayLength=a.length;

12. //循环建堆

13. for(int i=0;i<arrayLength-1;i++){

14. //建堆

15. buildMaxHeap(a,arrayLength-1-i);

16. //交换堆顶和最后一个元素

17. swap(a,0,arrayLength-1-i);

18. System.out.println(Arrays.toString(a));

19. }

20. }

21.

22.

23.

24. private void swap(int[] data, int i, int j) {

25. // TODO Auto-generated method stub

26. int tmp=data[i];

27. data[i]=data[j];

28. data[j]=tmp;

29. }

30.

31. //对data 数组从0到lastIndex 建大顶堆

32. privatevoid buildMaxHeap(int[] data, int lastIndex) {

33. // TODO Auto-generated method stub

34. //从lastIndex 处节点（最后一个节点）的父节点开始

35.

36. for(int i=(lastIndex-1)/2;i>=0;i--){

37. //k 保存正在判断的节点

38. int k=i;

39. //如果当前k节点的子节点存在

40. while(k*2+1<=lastIndex){

41. //k 节点的左子节点的索引

42. int biggerIndex=2*k+1;

43. //如果biggerIndex 小于lastIndex，即biggerIndex+1 代表的k 节点的

右子节点存在

44. if(biggerIndex<lastIndex){

45. //若果右子节点的值较大

46. if(data[biggerIndex]<data[biggerIndex+1]){

47. //biggerIndex 总是记录较大子节点的索引

48. biggerIndex++;

49. }

50. }

51.

52. //如果k节点的值小于其较大的子节点的值

53. if(data[k]<data[biggerIndex]){

54. //交换他们

55. swap(data,k,biggerIndex);

56. //将biggerIndex 赋予k，开始while 循环的下一次循环，重新保证k

节点的值大于其左右子节点的值

57. k=biggerIndex;

58. }else{

59. break;

60. }

61. }

62. }

63. }

64. }

5.冒泡排序

（1）基本思想：在要排序的一组数中，对当前还未排好序的范围内的全部数，自上而下对

相邻的两个数依次进行比较和调整，让较大的数往下沉，较小的往上冒。即：每当两相邻的

数比较后发现它们的排序与排序要求相反时，就将它们互换。

（2）实例：

（3）用java实现

[java] view plaincopy

1. publicclass bubbleSort {

3. publicbubbleSort(){

4. inta[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23

,34,15,35,25,53,51};

5. int temp=0;

6. for(int i=0;i<a.length-1;i++){

7. for(int j=0;j<a.length-1-i;j++){

8. if(a[j]>a[j+1]){

9. temp=a[j];

10. a[j]=a[j+1];

11. a[j+1]=temp;

12. }

13. }

14. }

15.

16. for(int i=0;i<a.length;i++){

17. System.out.println(a[i]);

18. }

19. }

6.快速排序

（1）基本思想：选择一个基准元素,通常选择第一个元素或者最后一个元素,通过一趟扫描，

将待排序列分成两部分,一部分比基准元素小,一部分大于等于基准元素,此时基准元素在其

排好序后的正确位置,然后再用同样的方法递归地排序划分的两部分。

（2）实例：

（3）用java实现

[java] view plaincopy

1. publicclass quickSort {

3. inta[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34

,15,35,25,53,51};

4. publicquickSort(){

5. quick(a);

6. for(int i=0;i<a.length;i++){

7. System.out.println(a[i]);

8. }

9. }

10. publicint getMiddle(int[] list, int low, int high) {

11. int tmp =list[low]; //数组的第一个作为中轴

12. while (low < high){

13. while (low < high&& list[high] >= tmp) {

14. high--;

15. }

16.

17. list[low] =list[high]; //比中轴小的记录移到低端

18. while (low < high&& list[low] <= tmp) {

19. low++;

20. }

21.

22. list[high] =list[low]; //比中轴大的记录移到高端

23. }

24. list[low] = tmp; //中轴记录到尾

25. return low; //返回中轴的位置

26. }

27.

28. publicvoid _quickSort(int[] list, int low, int high) {

29. if (low < high){

30. int middle =getMiddle(list, low, high); //将list 数组进行一分

为二

31. _quickSort(list, low, middle - 1); //对低字表进行递归排

序

32. _quickSort(list,middle + 1, high); //对高字表进行递归排

序

33. }

34. }

35.

36. publicvoid quick(int[] a2) {

37. if (a2.length > 0) { //查看数组是否为空

38. _quickSort(a2,0, a2.length - 1);

39. }

40. }

41. }

7、归并排序

（1）基本排序：归并（Merge）排序法是将两个（或两个以上）有序表合并成一个新的有

序表，即把待排序序列分为若干个子序列，每个子序列是有序的。然后再把有序子序列合并

为整体有序序列。

（2）实例：

（3）用java实现

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1. import java.util.Arrays;

3. publicclass mergingSort {

5. inta[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,56,17,18,23,34,1

5,35,25,53,51};

7. publicmergingSort(){

8. sort(a,0,a.length-1);

9. for(int i=0;i<a.length;i++)

10. System.out.println(a[i]);

11. }

12.

13. publicvoid sort(int[] data, int left, int right) {

14. // TODO Auto-generatedmethod stub

15. if(left<right){

16. //找出中间索引

17. int center=(left+right)/2;

18. //对左边数组进行递归

19. sort(data,left,center);

20. //对右边数组进行递归

21. sort(data,center+1,right);

22. //合并

23. merge(data,left,center,right);

24. }

25.

26. }

27.

28. publicvoid merge(int[] data, int left, int center, int right) {

29. // TODO Auto-generatedmethod stub

30. int [] tmpArr=newint[data.length];

31. int mid=center+1;

32. //third 记录中间数组的索引

33. int third=left;

34. int tmp=left;

35. while(left<=center&&mid<=right){

36. //从两个数组中取出最小的放入中间数组

37. if(data[left]<=data[mid]){

38. tmpArr[third++]=data[left++];

39. }else{

40. tmpArr[third++]=data[mid++];

41. }

42.

43. }

44.

45. //剩余部分依次放入中间数组

46. while(mid<=right){

47. tmpArr[third++]=data[mid++];

48. }

49.

50. while(left<=center){

51. tmpArr[third++]=data[left++];

52. }

53.

54. //将中间数组中的内容复制回原数组

55. while(tmp<=right){

56. data[tmp]=tmpArr[tmp++];

57. }

58. System.out.println(Arrays.toString(data));

59. }

60. }

8、基数排序

（1）基本思想：将所有待比较数值（正整数）统一为同样的数位长度，数位较短的数前面

补零。然后，从最低位开始，依次进行一次排序。这样从最低位排序一直到最高位排序完成

以后,数列就变成一个有序序列。

（2）实例：

（3）用java实现

[java] view plaincopy

1. import java.util.ArrayList;

2. import java.util.List;

4. public class radixSort {

5. inta[]={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,5,4,62,99,98,54,101,56,17,18

,23,34,15,35,25,53,51};

6. public radixSort(){

7. sort(a);

8. for(inti=0;i<a.length;i++){

9. System.out.println(a[i]);

10. }

11. }

12. public void sort(int[] array){

13. //首先确定排序的趟数;

14. int max=array[0];

15. for(inti=1;i<array.length;i++){

16. if(array[i]>max){

17. max=array[i];

18. }

19. }

20. int time=0;

21. //判断位数;

22. while(max>0){

23. max/=10;

24. time++;

25. }

26.

27. //建立10个队列;

28. List<ArrayList> queue=newArrayList<ArrayList>();

29. for(int i=0;i<10;i++){

30. ArrayList<Integer>queue1=new ArrayList<Integer>();

31. queue.add(queue1);

32. }

33.

34. //进行time 次分配和收集;

35. for(int i=0;i<time;i++){

36. //分配数组元素;

37. for(intj=0;j<array.length;j++){

38. //得到数字的第time+1 位数;

39. int x=array[j]%(int)Math.pow(10,i+1)/(int)Math.pow(10, i);

40. ArrayList<Integer>queue2=queue.get(x);

41. queue2.add(array[j]);

42. queue.set(x, queue2);

43. }

44. int count=0;//元素计数器;

45. //收集队列元素;

46. for(int k=0;k<10;k++){

47. while(queue.get(k).size()>0){

48. ArrayList<Integer>queue3=queue.get(k);

49. array[count]=queue3.get(0);

50. queue3.remove(0);

51. count++;

52. }

53. }

54. }

55. }

56. }

import java.io.*;

public class Paixu {

// 冒泡排序法

public void Maopao(int a[]) {

for (int i = 1; i < a.length; i++) {

for (int j = 0; j < a.length - i; j++) {

if (a[j] > a[j + 1]) {

int temp = a[j + 1];

a[j + 1] = a[j];

a[j] = temp;

}

System.out.println("\n" + "采用冒泡排序法：");

}

// 插入排序法：

public void Charu(int a[]) {

for (int i = 1; i < a.length; i++) {

for (int j = 0; j < i; j++) {

if (a[j] > a[i]) {

int temp = a[i];

for (int k = i; k > j; k--) {

a[k] = a[k--];

}

a[j] = temp;

}

System.out.println("\n" + "采用插入排序法：");

}

// 选择排序法：

public void Xuanze(int a[]) {

for (int i = 0; i < a.length; i++) {

int position = i;

for (int j = i + 1; j < a.length; j++) {

if (a[position] > a[j]) {

int temp = a[position];

a[position] = a[j];

a[j] = temp;

}

System.out.println("\n" + "采用选择排序法：");

}

public void Print(int a[]) {

System.out.println("从小到大排序结果为：");

for (int i = 0; i < a.length; i++) {

System.out.print(a[i] + ",");

}

public static void main(String[] args) {

int a[] = new int[5];

Paixu px = new Paixu();

BufferedReader buf = new BufferedReader(

new InputStreamReader(System.in));

System.out.println("请输入五个整数：");

for (int i = 0; i < a.length; i++) {

try {

String s = buf.readLine();

int j = Integer.parseInt(s);

a[i] = j;

} catch (Exception e) {

System.out.println("出错了！必须输入整数,请重新输入!");

i--;

}

System.out.println("您输入的整数依次为：");

for (int i = 0; i < a.length; i++) {

System.out.print(a[i] + ",");

}

System.out.println("\n" + "-------------");

px.Maopao(a); // 调用冒泡算法

px.Print(a);

System.out.println("\n" + "-------------");

px.Charu(a); // 调用插入算法

px.Print(a);

System.out.println("\n" + "-------------");

px.Xuanze(a); // 调用选择算法

px.Print(a);

}

Java实现二分查找

现在复习下

import java.util.*;

public class BinarySearch {

public static void main(String[] args) {
   ArrayList<Integer> a = new ArrayList<Integer>();
   addIntegerInSequence(a,1,10);
   print(a);
   int pos = binarySearch(a,10);
   if ( pos != -1 )
   {
    System.out.print("Element found: " + pos);
   }
   else
   {
    System.out.print("Element not found");
   }
}

/**
* 二分查找法
* @param a
* @param value 待查找元素
* @return
*/
public static int binarySearch(ArrayList<Integer> a, int value)
{
   int size = a.size();
   int low = 0 , high = size - 1;
   int mid;
   while (low <= high)
   {
    mid = (low + high) / 2;
    if ( a.get(mid) < value )
    {
     low = low + 1;
    }
    else if ( a.get(mid) > value )
    {
     high = high - 1;
    }
    else
    {
     return mid;
    }
   }
   return -1;
}

/**
* 填充顺序元素到数组
* @param a
* @param begin 开始元素
* @param size 大小
*/
public static void addIntegerInSequence(ArrayList<Integer> a, int begin, int size)
{
   for (int i = begin; i < begin + size; i++)
   {
    a.add(i);
   }
}

/**
* 打印数组
* @param a
*/
public static void print(ArrayList<Integer> a)
{
   Iterator<Integer> i = a.iterator();
   while (i.hasNext())
   {
    System.out.print(i.next() + " ");
   }
   System.out.println("");
}

}