冒泡，选择，插入，希尔，归并，快速排序大合集，面试收藏必备
2020-05-03
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在很多大厂的面试中，算法是最基本的要求，像基础的算法，冒泡，选择，插入等，基本上都会问到。
很多同学往往忽略了其重要程度，只注重编程语言，小编并不建议这样子，今天我们来梳理一下算法，汇总一下面试的一些基础算法。
冒泡排序
原理：每次冒泡排序操作都会将相邻的两个元素进行比较，看是否满足大小关系要求，如果不满足，就交换这两个相邻元素的次序，一次冒泡至少让一个元素移动到它应该排列的位置，重复N次，就完成了冒泡排序。
代码实现：
/**
* 冒泡算法
* @author：溪云阁
* @date：2020年5月3日
* 冒泡排序只会操作相邻的两个数据。每次冒泡操作都会对相邻的两个元素进行比较，看是否满足大小关系要求。
* 如果不满足就让它俩互换。一次冒泡会让至少一个元素移动到它应该在的位置，重复n 次，
* 就完成了 n 个数据的排序工作。
*/
public static void bubbleSort(Integer[] arr) {
// 如果只有一个元素就不用排序了
if (arr.length <= 1) {
return;
} else {
// 打印排序后的数组
System.out.println("排序前的数组：" + Arrays.toString(arr));
for (int i = 0; i < arr.length; ++i) {
// 提前退出冒泡循环的标志位,即一次比较中没有交换任何元素，这个数组就已经是有序的了
boolean flag = false;
// 此处你可能会疑问的j<n-i-1，因为冒泡是把每轮循环中较大的数飘到后面，
for (int j = 0; j < arr.length - i - 1; ++j) {
// 数组下标又是从0开始的，i下标后面已经排序的个数就得多减1，总结就是i增多少，j的循环位置减多少
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
// 即这两个相邻的数是逆序的，交换位置
final int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
flag = true;
}
}
if (!flag)
// 没有数据交换，数组已经有序，退出排序
break;
}
// 打印排序后的数组
System.out.println("排序后的数组：" + Arrays.toString(arr));
}
}
选择排序
原理：先遍历数组，然后找到一个最大或者最小的元素（这个看需要），把这个元素放到第一个位置，接着在剩余的数组中继续找，找到比第一个大或者小的元素，放到第二个位置，依次这样子做，从而完成排序。
代码实现：
/**
* 选择排序
* @author 溪云阁
* @param arr void
* 先遍历数组，然后找到一个最大或者最小的元素（这个看需要）
* 把这个元素放到第一个位置，接着在剩余的数组中继续找
* 找到比第一个大或者小的元素，放到第二个位置
* 依次这样子做，从而完成排序。
*/
public static void selectSort(int[] arr) {
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
// 用来记录最小值的索引位置，默认值为i
int minIndex = i;
for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
if (arr[j] < arr[minIndex]) {
// 遍历 i+1~length 的值，找到其中最小值的位置
minIndex = j;
}
}
// 交换当前索引 i 和最小值索引 minIndex 两处的值
if (i != minIndex) {
final int temp = arr[i];
arr[i] = arr[minIndex];
arr[minIndex] = temp;
}
}
}
插入排序
原理：这个比较抽象，但是我来划分来辅助理解
一组无序序列{A1,A2,........An}
先取出A1，然后从A2与A1比较，比较完之后序列状况是{A1,A2}{A3..........An}，这时候其中{A1,A2}就变成有序
然后取出A3 ，放到{A1,A2}有序序列合适位置，从而形成{A1,A2,A3}{A4........An}
重复这个过程，直到取出An放入{A1,A2........An-1}有序序列中
代码实现：
/**
* 插入排序
* @author 溪云阁
* @param ins
* @return int[]
* 一组无序序列{A1,A2,........An}
* 先取出A1，然后从A2与A1比较，比较完之后序列状况是{A1,A2}{A3..........An}，这时候其中{A1,A2}就变成有序
* 然后取出A3 ，放到{A1,A2}有序序列合适位置，从而形成{A1,A2,A3}{A4........An}
* 重复这个过程，直到取出An放入{A1,A2........An-1}有序序列中
*/
public static int[] insertSort(int[] ins) {
for (int i = 1; i < ins.length; i++) {
// 保存每次需要插入的那个数
final int temp = ins[i];
int j;
for (j = i; j > 0 && ins[j - 1] > temp; j--) {
// 吧大于需要插入的数往后移动。最后不大于temp的数就空出来j
ins[j] = ins[j - 1];
}
// 将需要插入的数放入这个位置
ins[j] = temp;
}
return ins;
}
希尔排序
原理：希尔排序是插入排序的改进版，它将数组按照约定的数量分成N列，对每一列执行插入排序，接着缩小步长，不断重复这过程，最后整个表就只有一列了。将数组转换至表是为了更好地理解这算法。
代码实现：
/**
* 希尔排序
* @author 溪云阁
* @param arrays void
* 希尔排序是插入排序的改进版，
* 它将数组按照约定的数量分成N列，对每一列执行插入排序，接着缩小步长
* 不断重复这过程，最后整个表就只有一列了
*/
public static void shellSort(int[] arrays) {
if (arrays == null || arrays.length <= 1) {
return;
} else {
// 增量
int incrementNum = arrays.length / 2;
while (incrementNum >= 1) {
for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
// 进行插入排序
for (int j = i; j < arrays.length - incrementNum; j = j + incrementNum) {
if (arrays[j] > arrays[j + incrementNum]) {
final int temple = arrays[j];
arrays[j] = arrays[j + incrementNum];
arrays[j + incrementNum] = temple;
}
}
}
// 设置新的增量
incrementNum = incrementNum / 2;
}
}
}
归并排序
原理：归并其实就是分而治之的思想，对于每一个数组，每个递归过程涉及三个步骤
1、分解:：把待排序的 n 个元素的序列分解成两个子序列, 每个子序列包括 n/2 个元素.
2、治理:：对每个子序列分别调用归并排序MergeSort, 进行递归操作
3、合并：合并两个排好序的子序列,生成排序结果.
代码实现：
/**
* 两路归并算法，两个排好序的子序列合并为一个子序列
* @author 溪云阁
* @param a
* @param left
* @param mid
* @param right void
*/
public static void merge(int[] a, int left, int mid, int right) {
// 辅助数组
final int[] tmp = new int[a.length];
// p1、p2是检测指针，k是存放指针
int p1 = left, p2 = mid + 1, k = left;
while (p1 <= mid && p2 <= right) {
if (a[p1] <= a[p2])
tmp[k++] = a[p1++];
else
tmp[k++] = a[p2++];
}
while (p1 <= mid) {
// 如果第一个序列未检测完，直接将后面所有元素加到合并的序列中
tmp[k++] = a[p1++];
}
while (p2 <= right) {
// 同上
tmp[k++] = a[p2++];
}
// 复制回原素组
for (int i = left; i <= right; i++) {
a[i] = tmp[i];
}
}
/**
* 归并排序
* @author 溪云阁
* @param a
* @param start
* @param end void
*/
public static void mergeSort(int[] a, int start, int end) {
// 当子序列中只有一个元素时结束递归
if (start < end) {
// 划分子序列
final int mid = (start + end) / 2;
// 对左侧子序列进行递归排序
mergeSort(a, start, mid);
// 对右侧子序列进行递归排序
mergeSort(a, mid + 1, end);
// 合并
merge(a, start, mid, end);
}
}
快速排序
原理：通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小，然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。
代码实现：
/**
* 快速排序
* @author 溪云阁
* @param arr 待排序列
* @param leftIndex 待排序列起始位置
* @param rightIndex 待排序列结束位置
*/
public static void quickSort(int[] arr, int leftIndex, int rightIndex) {
if (leftIndex >= rightIndex) {
return;
} else {
int left = leftIndex;
int right = rightIndex;
// 待排序的第一个元素作为基准值
final int key = arr[left];
// 从左右两边交替扫描，直到left = right
while (left < right) {
while (right > left && arr[right] >= key) {
// 从右往左扫描，找到第一个比基准值小的元素
right--;
}
// 找到这种元素将arr[right]放入arr[left]中
arr[left] = arr[right];
while (left < right && arr[left] <= key) {
// 从左往右扫描，找到第一个比基准值大的元素
left++;
}
// 找到这种元素将arr[left]放入arr[right]中
arr[right] = arr[left];
}
// 基准值归位
arr[left] = key;
// 对基准值左边的元素进行递归排序
quickSort(arr, leftIndex, left - 1);
// 对基准值右边的元素进行递归排序。
quickSort(arr, right + 1, rightIndex);
}
}
--END--
作者：@溪云阁
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