冒泡排序,选择排序,快速排序详解并附代码实现

冒泡排序（Bubble Sort）也是一种简单直观的排序算法。

它重复的遍历过要排序的数列，一次比较相邻的两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。

这个算法的名字由来是因为越大的元素会经由交换慢慢"浮"到最后面。

当然，大家可以按照从大到小的方式进行排列

算法步骤

1. 相邻的元素两两比较，大的放右边，小的放左边

2. 第一轮比较完毕之后，最大值就已经确定，第二轮可以少循环一次，后面以此类推

3. 如果数组中有n个数据，总共我们只要执行n-1轮的代码就可以

代码示例

public class BubbleSortTest {
    public static void main(String[] args) {
          /*
            冒泡排序：
            核心思想：
            1，相邻的元素两两比较，大的放右边，小的放左边。
            2，第一轮比较完毕之后，最大值就已经确定，第二轮可以少循环一次，后面以此类推。
            3，如果数组中有n个数据，总共我们只要执行n-1轮的代码就可以。
        */


        //1.定义数组
        int[] arr = {2, 4, 5, 3, 1};

        //2.利用冒泡排序将数组中的数据变成 1 2 3 4 5

        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;

                }
            }
        }
        printArr(arr);
    }

    private static void printArr(int[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i] + "");
        }
    }


}

选择排序

算法步骤

1. 从0索引开始，跟后面的元素一一比较
2. 小的放前面，大的放后面
3. 第一次循环结束后，最小的数据已经确定
4. 第二次循环从1索引开始以此类推
5. 第三轮循环从2索引开始以此类推
6. 第四轮循环从3索引开始以此类推。 

插入排序

插入排序的代码实现虽然没有冒泡排序和选择排序那么简单粗暴，但它的原理应该是最容易理解的了，因为只要打过扑克牌的人都应该能够秒懂。插入排序是一种最简单直观的排序算法，它的工作原理是通过创建有序序列和无序序列，然后再遍历无序序列得到里面每一个数字，把每一个数字插入到有序序列中正确的位置。

插入排序在插入的时候，有优化算法，在遍历有序序列找正确位置时，可以采取二分查找

算法步骤

将0索引的元素到N索引的元素看做是有序的，把N+1索引的元素到最后一个当成是无序的。

遍历无序的数据，将遍历到的元素插入有序序列中适当的位置，如遇到相同数据，插在后面。

N的范围：0~最大索引

ppublic class InsertDemoTest {
    public static void main(String[] args) {
         /*
            插入排序：
                将0索引的元素到N索引的元素看做是有序的，把N+1索引的元素到最后一个当成是无序的。
                遍历无序的数据，将遍历到的元素插入有序序列中适当的位置，如遇到相同数据，插在后面。
                N的范围：0~最大索引
        */
        int[] arr = {3, 44, 38, 5, 47, 15, 36, 26, 27, 2, 46, 4, 19, 50, 48};
        //1.找到无序的哪一组数组是从哪个索引开始的。  2
        int startIndex = -1;
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if(arr[i] > arr[i + 1]){
                startIndex = i + 1;
                break;
            }
        }
        //2.遍历从startIndex开始到最后一个元素，依次得到无序的哪一组数据中的每一个元素
        for(int i = startIndex; i < arr.length; i++){
            //问题：如何把遍历到的数据，插入到前面有序的这一组当中

            //记录当前要插入数据的索引
            int j = i;

            while(j > 0 && arr[j] < arr[j - 1]){
                //交换位置
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j - 1];
                arr[j - 1] = temp;
                //debug查看一下运行结果即可理解为什么要j--
                //比如{3, 38, 44, 5}=>{3, 38, 5, 44} (j--)5和38再比一轮=>{3, 5, 38, 44}
                //因为上面有j = i 记录插入数据的索引当本轮while比完后 执行i++ j = i 比较下一轮
                j--;
            }
        }
        printArr(arr);

    }
    private static void printArr(int[] arr) {
        //3.遍历数组
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

快速排序

算法步骤

1. 从数列中挑出一个元素，一般都是左边第一个数字，称为 "基准数";

2. 创建两个指针，一个从前往后走，一个从后往前走。

3. 先执行后面的指针，找出第一个比基准数小的数字

4. 再执行前面的指针，找出第一个比基准数大的数字

5. 交换两个指针指向的数字

6. 直到两个指针相遇

7. 将基准数跟指针指向位置的数字交换位置，称之为：基准数归位。

8. 第一轮结束之后，基准数左边的数字都是比基准数小的，基准数右边的数字都是比基准数大的。

9. 把基准数左边看做一个序列，把基准数右边看做一个序列，按照刚刚的规则递归排序

public class QuickSortDemoTest {
    public static void main(String[] args) {

      /*
        快速排序：
            第一轮：以0索引的数字为基准数，确定基准数在数组中正确的位置。
            比基准数小的全部在左边，比基准数大的全部在右边。
            后面以此类推。
      */
        int[] arr = {1,1, 6, 2, 7, 9, 3, 4, 5, 1,10, 8};

        quickSort(arr,0,arr.length-1);

        for(int i = 0 ; i < arr.length ;i++){
            System.out.println(arr[i]);
        }



    }
    /*
     *   参数一：我们要排序的数组
     *   参数二：要排序数组的起始索引
     *   参数三：要排序数组的结束索引
     * */
    public static void quickSort(int[] arr, int i, int j) {
        //定义两个变量记录要查找的范围
        int start = i;
        int end = j;

        if(start > end){
            //递归的出口
            return;
        }

        //记录基准数
        int baseNumber = arr[i];
        //利用循环找到要交换的数字
        while(start != end){
            //利用end，从后往前开始找，找比基准数小的数字
            //int[] arr = {1, 6, 2, 7, 9, 3, 4, 5, 10, 8};
            while(true){
                if(end <= start || arr[end] < baseNumber){
                    break;
                }
                end--;
            }

            //利用start，从前往后找，找比基准数大的数字
            while(true){
                if(end <= start || arr[start] > baseNumber){
                    break;
                }
                start++;
            }



            //把end和start指向的元素进行交换
            int temp = arr[start];
            arr[start] = arr[end];
            arr[end] = temp;
        }

        //当start和end指向了同一个元素的时候，那么上面的循环就会结束
        //表示已经找到了基准数在数组中应存入的位置
        //基准数归位
        //就是拿着这个范围中的第一个数字，跟start指向的元素进行交换
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[start];
        arr[start] = temp;

        //确定6左边的范围，重复刚刚所做的事情
        quickSort(arr,i,start - 1);
        //确定6右边的范围，重复刚刚所做的事情
        quickSort(arr,start + 1,j);

    }

}