java 排序

本文详细介绍了三种经典的排序算法——冒泡排序、选择排序和插入排序,包括它们的实现代码、复杂度分析及算法思想。冒泡排序通过相邻元素的交换实现排序,时间复杂度为O(n^2);选择排序通过查找最大值并将其放置在正确位置实现排序,同样时间复杂度为O(n^2);插入排序则通过将新元素插入已排序的部分,达到排序效果,其平均时间复杂度也为O(n^2)。

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第一种:冒泡排序
  1. public static int[] bubbleSort(int[] a) {   
  2.   for (int 0a.length; i++) {   
  3.     for (int 0(a.length i) 1j++) {   
  4.       if (a[j] a[j 1]) {   
  5.         int temp a[j];   
  6.         a[j] a[j 1];   
  7.         a[j 1temp;   
  8.       }   
  9.     }   
  10.   }   
  11.   return a;   
  12.  
  public static int[] bubbleSort(int[] a) {
    for (int i = 0; i < a.length; i++) {
      for (int j = 0; j < (a.length - i) - 1; j++) {
        if (a[j] > a[j + 1]) {
          int temp = a[j];
          a[j] = a[j + 1];
          a[j + 1] = temp;
        }
      }
    }
    return a;
  }

复杂度分析:冒泡排序是不稳定的排序算法,一共要比较((n-1)+(n-2)+...+3+2+1)=n*(n-1)/2次,所以时间复杂度是O(n^2)。

第二种:选择排序

  1. public static int[] selecitonSort(int[] a) {   
  2.   for (int 0a.length; i++) {   
  3.     int max a[0];   
  4.     int count 0;   
  5.     int a.length 1;   
  6.     for (int 0a.length i; j++) {   
  7.       if (max a[j]) {   
  8.         max a[j];   
  9.         count j;   
  10.       }   
  11.     }   
  12.     a[count] a[k];   
  13.     a[k] max;   
  14.   }   
  15.   return a;   
  16.  
  public static int[] selecitonSort(int[] a) {
    for (int i = 0; i < a.length; i++) {
      int max = a[0];
      int count = 0;
      int k = a.length - i - 1;
      for (int j = 0; j < a.length - i; j++) {
        if (max < a[j]) {
          max = a[j];
          count = j;
        }
      }
      a[count] = a[k];
      a[k] = max;
    }
    return a;
  }


复杂度分析:选择排序是不稳定算法,最好的情况是最好情况是已经排好顺序,只要比较
n*(n-1)/2次即可,最坏情况是逆序排好的,那么还要移动 O(n)次,由于是低阶故而不考虑
不难得出选择排序的时间复杂度是 O(n^2)

第三种:插入排序
  1. public static int[] insertionSort(int[] a) {   
  2.    int a.length;   
  3.    for (int 1n; i++) {   
  4.      int temp a[i];   
  5.      int j;   
  6.      for (j 1>= 0 && temp a[j]; j--) {   
  7.        a[j 1a[j];   
  8.      }   
  9.      a[j 1temp;   
  10.    }   
  11.    return a;   
  12.   
 public static int[] insertionSort(int[] a) {
    int n = a.length;
    for (int i = 1; i < n; i++) {
      int temp = a[i];
      int j;
      for (j = i - 1; j >= 0 && temp < a[j]; j--) {
        a[j + 1] = a[j];
      }
      a[j + 1] = temp;
    }
    return a;
  }


算法分析:插入排序的思想是这样的,第一层for循环表示要循环n次,且每次循环要操作的主体是a[i],第二层循环是对a[i]的具体操作,是从原数祖第i个位置起,向前比较,若a[i]比前面的数小,前面的数后移占去a[i]的位置,同时也为a[i]空出了插入地点,然后向前继续比较,直到a[i]比前面的数来的大,插入。下一次循环开始,这样就完成一个完整的升序插入排序。

很明显,这种排序也是不稳定的,
最好的情况是:顺序已经排好那么我们只要进行n-1次比较即可。
最坏的情况是:顺序恰好是逆序,惨了,我们要比较1+2+...+n-1次

平均的复杂度算起来还是比较困难的,也是很有参考价值的:

1。首先,我们来看 对于第i个元素 a[i] 的操作
从等概率角度思考:a[i]只比较 1 次的概率为 1/i;
a[i]只比较 2 次的概率为 1/i;
a[i]只比较 3 次的概率为 1/i;




a[i]只比较 i-1 次的概率为 1/i;
a[i]只比较 i 次的概率为 1/i;
于是又编号为i的元素平均比较次数为:(1/i)*(1+2+3+...+i)=(i+1)/2

2。然后我们来看
平均比较次数为 T=(2+3+4+...+n)/2
所以插入排序的平均时间复杂度也是O(n^2).
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