一遍记住 8 种排序算法与 Java 代码实现

（给算法爱好者加星标，修炼编程内功）

作者：KaelQ，

www.jianshu.com/p/5e171281a387

1.直接插入排序

经常碰到这样一类排序问题：把新的数据插入到已经排好的数据列中。

1. 将第一个数和第二个数排序，然后构成一个有序序列

2. 将第三个数插入进去，构成一个新的有序序列。

3. 对第四个数、第五个数……直到最后一个数，重复第二步。

如何写写成代码：

1. 首先设定插入次数，即循环次数，for(int i=1;i<length;i++)，1个数的那次不用插入。

2. 设定插入数和得到已经排好序列的最后一个数的位数。insertNum和j=i-1。

3. 从最后一个数开始向前循环，如果插入数小于当前数，就将当前数向后移动一位。

4. 将当前数放置到空着的位置，即j+1。

代码实现如下：

public void insertSort(int[] a){
        int length=a.length;//数组长度，将这个提取出来是为了提高速度。
        int insertNum;//要插入的数
        for(int i=1;i<length;i++){//插入的次数
            insertNum=a[i];//要插入的数
            int j=i-1;//已经排序好的序列元素个数
            while(j>=0&&a[j]>insertNum){//序列从后到前循环，将大于insertNum的数向后移动一格
                a[j+1]=a[j];//元素移动一格
                j--;
            }
            a[j+1]=insertNum;//将需要插入的数放在要插入的位置。
        }
    }

2.希尔排序

对于直接插入排序问题，数据量巨大时。

1. 将数的个数设为n，取奇数k=n/2，将下标差值为k的书分为一组，构成有序序列。

2. 再取k=k/2 ，将下标差值为k的书分为一组，构成有序序列。

3. 重复第二步，直到k=1执行简单插入排序。

如何写成代码：

1. 首先确定分的组数。

2. 然后对组中元素进行插入排序。

3. 然后将length/2，重复1,2步，直到length=0为止。

代码实现如下：

public void sheelSort(int[] a){
        int d  = a.length;
        while (d!=0) {
            d=d/2;
            for (int x = 0; x < d; x++) {//分的组数
                for (int i = x + d; i < a.length; i += d) {//组中的元素，从第二个数开始
                    int j = i - d;//j为有序序列最后一位的位数
                    int temp = a[i];//要插入的元素
                    for (; j >= 0 && temp < a[j]; j -= d) {//从后往前遍历。
                        a[j + d] = a[j];//向后移动d位
                    }
                    a[j + d] = temp;
                }
            }
        }
    }

3.简单选择排序

常用于取序列中最大最小的几个数时。

(如果每次比较都交换，那么就是交换排序；如果每次比较完一个循环再交换，就是简单选择排序。)

1. 遍历整个序列，将最小的数放在最前面。

2. 遍历剩下的序列，将最小的数放在最前面。

3. 重复第二步，直到只剩下一个数。

如何写成代码：

1. 首先确定循环次数，并且记住当前数字和当前位置。

2. 将当前位置后面所有的数与当前数字进行对比，小数赋值给key，并记住小数的位置。

3. 比对完成后，将最小的值与第一个数的值交换。

4. 重复2、3步。

代码实现如下：

public void selectSort(int[] a) {
        int length = a.length;
        for (int i = 0; i < length; i++) {//循环次数
            int key = a[i];
            int position=i;
            for (int j = i + 1; j < length; j++) {//选出最小的值和位置
                if (a[j] < key) {
                    key = a[j];
                    position = j;
                }
            }
            a[position]=a[i];//交换位置
            a[i]=key;
        }
    }

4.堆排序

对简单选择排序的优化。

1. 将序列构建成大顶堆。

2. 将根节点与最后一个节点交换，然后断开最后一个节点。

3. 重复第一、二步，直到所有节点断开。

代码实现如下：

public void heapSort(int[] a){
        System.out.println("开始排序");
        int arrayLength=a.length;
        //循环建堆
        for(int i=0;i<arrayLength-1;i++){
            //建堆

            buildMaxHeap(a,arrayLength-1-i);
            //交换堆顶和最后一个元素
            swap(a,0,arrayLength-1-i);
            System.out.println(Arrays.toString(a));
        }
    }
    private void swap(int[] data, int i, int j) {
        // TODO Auto-generated method stub
        int tmp=data[i];
        data[i]=data[j];
        data[j]=tmp;
    }
    //对data数组从0到lastIndex建大顶堆
    private void buildMaxHeap(int[] data, int lastIndex) {
        // TODO Auto-generated method stub
        //从lastIndex处节点（最后一个节点）的父节点开始
        for(int i=(lastIndex-1)/2;i>=0;i--){
            //k保存正在判断的节点
            int k=i;
            //如果当前k节点的子节点存在
            while(k*2+1<=lastIndex){
                //k节点的左子节点的索引
                int biggerIndex=2*k+1;
                //如果biggerIndex小于lastIndex，即biggerIndex+1代表的k节点的右子节点存在
                if(biggerIndex<lastIndex){
                    //若果右子节点的值较大
                    if(data[biggerIndex]<data[biggerIndex+1]){
                        //biggerIndex总是记录较大子节点的索引
                        biggerIndex++;
                    }
                }
                //如果k节点的值小于其较大的子节点的值
                if(data[k]<data[biggerIndex]){
                    //交换他们
                    swap(data,k,biggerIndex);
                    //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
                    k=biggerIndex;
                }else{
                    break;
                }
            }
        }
    }