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DS_【交换排序】
阅读量:306 次
发布时间:2019-03-01

本文共 1890 字,大约阅读时间需要 6 分钟。

Java四大排序与快速排序实现

一、冒泡排序

冒泡排序是一种简单的排序算法,通过每一次两两比较并交换元素位置,最终将数组按从小到大排序。其工作原理如下:

  • 遍历数组:依次处理数组中的每个元素。
  • 比较交换:将当前元素与后面的每一个元素比较,如果前者小于后者,则交换位置。
  • 排序完成:当整个数组被处理后,数组即为有序。
  • 算法描述

    • 外层循环遍历整个数组。
    • 内层循环从当前元素开始,向右比较并交换。
    • 重复上述过程,直到整个数组排序完成。

    优化与时间复杂度

    • 时间复杂度:O(N²)
    • 空间复杂度:O(1)
    • 稳定性:稳定排序算法。

    二、快速排序

    快速排序是一种高效的排序算法,通过选择基准值并将数组划分为左右两部分,最终递归排序左右子数组。其非递归实现通过栈模拟递归:

  • 基准值选择:从数组中随机选取一个元素作为基准值。
  • 分组排序:将数组划分为左边小于基准值,右边大于基准值的两部分。
  • 递归排序:递归处理左右子数组,直到无法再分割。
  • 时间复杂度:O(N logN)
  • 空间复杂度:O(logN)
  • 稳定性:不稳定。
  • 三、优化快速排序

    为了避免栈溢出,快速排序采用了三数取中法和插入排序优化:

  • 三数取中:每次从数组中选取前后中间三个数,选最小的作为基准值。
  • 插入排序:当子数组较小时,直接使用插入排序。
  • 随机选基准值:在基准值选择前进行随机化,以提高效率。
  • 四、时间复杂度对比

    排序算法 时间复杂度 空间复杂度 稳定性
    冒泡排序 O(N²) O(1) 稳定
    快速排序 O(N logN) O(logN) 不稳定

    五、优化代码示例

    public static void quickSort(int[] array, int low, int high) {    if (low == high) {        return;    }    if (high - low + 1 <= 10) {        insertSort(array, low, high);        return;    }    int mid = takeMiddle(array, low, high);    int par = partition(array, low, high, mid);    if (par > low + 1) {        quickSort(array, low, par - 1);    }    if (par < high - 1) {        quickSort(array, par + 1, high);    }}public static int partition(int[] array, int low, int high, int mid) {    swap(array, low, mid);    int i = low + 1;    int j = high;    while (i < j) {        if (array[i] < array[j]) {            i++;        } else {            if (array[i] > array[j]) {                j--;            } else {                swap(array, i++, j--);            }        }    }    swap(array, low, j);    return j;}public static int takeMiddle(int[] array, int low, int high) {    int mid = (low + high) / 2;    if (array[mid] > array[low]) {        swap(array, low, mid);    }    if (array[mid] > array[high]) {        swap(array, mid, high);    }    if (array[low] > array[high]) {        swap(array, low, high);    }    return mid;}

    六、总结

    快速排序通过基准值分组和递归排序,时间复杂度为O(N logN),性能优于冒泡排序。其非递归实现通过栈模拟递归,避免了函数调用栈溢出。通过三数取中和随机化优化,进一步提升了效率。

    转载地址:http://fuza.baihongyu.com/

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