013 数组的排序方法（升序、降序、冒泡排序法、快速排序法、选择排序法、直接插入排序法） |
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013 数组的排序方法（升序、降序、冒泡排序法、快速排序法、选择排序法、直接插入排序法）
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首先要知道数组中的排序有升序和降序，（这就需要去好好看看数据结构的排序方法原理了） 排序方法对应的有冒泡排序法，快速排序法，选择排序法，直接插入排序法等方法 我们先搞明白这些排序方法的思想和基本原理，然后再去看代码应该怎么写。下面一一介绍。 （一）排序 （1）升序 使用 java.util.Arrays 类中的 sort() 方法对数组进行升序分为以下两步： 导入 java.util.Arrays 包。 使用 Arrays.sort(数组名) 语法对数组进行排序，排序规则是从小到大，即升序。例1：假设在数组 scores 中存放了 5 名学生的成绩，现在要实现从低到高排列的功能。在这里使用 Arrays.sort() 方法来实现，具体代码如下： public static void main(String[] args) { // 定义含有5个元素的数组 double[] scores = new double[] { 78, 45, 85, 97, 87 }; System.out.println("排序前数组内容如下："); // 对scores数组进行循环遍历 for (int i = 0; i < scores.length; i++) { System.out.print(scores[i] + "\t"); } System.out.println("\n排序后的数组内容如下："); // 对数组进行排序 Arrays.sort(scores); // 遍历排序后的数组 for (int j = 0; j < scores.length; j++) { System.out.print(scores[j] + "\t"); } }如上述代码所示，要对一个数组进行升序排列，只需要调用 Arrays.sort() 方法即可。运行后的输出结果如下所示。 排序前数组内容如下： 78.0 45.0 85.0 97.0 87.0 排序后的数组内容如下： 45.0 78.0 85.0 87.0 97.0（2）降序 使用 sort 实现降序有两种方法，简单了解即可。 1）利用 Collections.reverseOrder() 方法（Collections 是一个包装类。大家可以学习《Java Collections类》一节详细了解）： public static void main(String[] args) { Integer[] a = { 9, 8, 7, 2, 3, 4, 1, 0, 6, 5 }; // 数组类型为Integer Arrays.sort(a, Collections.reverseOrder()); for (int arr : a) { System.out.print(arr + " "); } }输出结果如下： 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 2）实现 Comparator 接口的复写 compare() 方法，代码如下: public class Test { public static void main(String[] args) { /* * 注意，要想改变默认的排列顺序，不能使用基本类型（int,double,char）而要使用它们对应的类 */ Integer[] a = { 9, 8, 7, 2, 3, 4, 1, 0, 6, 5 }; // 定义一个自定义类MyComparator的对象 Comparator cmp = new MyComparator(); Arrays.sort(a, cmp); for (int arr : a) { System.out.print(arr + " "); } } } // 实现Comparator接口 class MyComparator implements Comparator { @Override public int compare(Integer o1, Integer o2) { /* * 如果o1小于o2，我们就返回正值，如果o1大于o2我们就返回负值， 这样颠倒一下，就可以实现降序排序了,反之即可自定义升序排序了 */ return o2 - o1; } }输出结果如下所示。 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 注意：使用以上两种方法时，数组必须是包装类型，否则会编译不通过。 （二）排序方法 （1）冒泡排序法（http://c.biancheng.net/view/927.html） 基本原理： 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。 对每一对相邻元素做同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点，最后的元素应该会是最大的数。 针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。优化： 针对问题： 数据的顺序排好之后，冒泡算法仍然会继续进行下一轮的比较，直到arr.length-1次，后面的比较没有意义的。 方案： 设置标志位flag，如果发生了交换flag设置为true；如果没有交换就设置为false。 这样当一轮比较结束后如果flag仍为false，即：这一轮没有发生交换，说明数据的顺序已经排好，没有必要继续进行下去。特点：冒泡排序的算法比较简单，排序的结果稳定，但时间效率不太高。 例1：（http://c.biancheng.net/view/6506.html） 假设待排序序列为 (5,1,4,2,8)，如果采用冒泡排序对其进行升序（由小到大）排序，则整个排序过程如下所示：1) 第一轮排序，此时整个序列中的元素都位于待排序序列，依次扫描每对相邻的元素，并对顺序不正确的元素对交换位置，整个过程如图 1 所示。
2) 第二轮排序，此时待排序序列只包含前 4 个元素，依次扫描每对相邻元素，对顺序不正确的元素对交换位置，整个过程如图 2 所示。
3) 第三轮排序，此时待排序序列包含前 3 个元素，依次扫描每对相邻元素，对顺序不正确的元素对交换位置，整个过程如图 3 所示。
4) 第四轮排序，此时待排序序列包含前 2 个元素，对其进行冒泡排序的整个过程如图 4 所示。
5) （优化后，这一步不需要了）当进行第五轮冒泡排序时，由于待排序序列中仅剩 1 个元素，无论再进行相邻元素的比较，因此直接将其并入已排序序列中，此时的序列就认定为已排序好的序列（如图 5 所示）
例 2 获取用户在控制台输入的 5 个成绩信息，将这些成绩保存到数组中，然后对数组应用冒泡排序，并输出排序后的结果，实现步骤如下。 (1) 创建一个 Test24 类文件，在 main() 方法中开始编码。首先创建 Scanner 类的实例后声明 double 类型的 score 数组，然后接收用户在控制台输入的成绩，并保存到元素中。代码如下： public static void main(String[] args) { Scanner scan = new Scanner(System.in); double[] score = new double[5]; for (int i = 0; i < score.length; i++) { System.out.print("请输入第 " + (i + 1) + " 个成绩："); score[i] = scan.nextDouble(); } }(2) 在对 score 数组排序之前，首先输出数组中各个元素的值。代码如下： System.out.println("排序前的元素值："); for(double val:score) { System.out.print(val+"\t"); } System.out.println();(3) 通过冒泡排序方法实现对 score 数组的排序，在实现时需要借助一个临时变量。代码如下： public static void main(String[] args) { System.out.println("通过冒泡排序方法对数组进行排序："); for (int i = 0; i < score.length - 1; i++) { // 比较相邻两个元素，较大的数往后冒泡 for (int j = 0; j < score.length - 1 - i; j++) { if (score[j] > score[j + 1]) { double temp = score[j + 1]; // 把第一个元素值保存到临时变量中 score[j + 1] = score[j]; // 把第二个元素值转移到第一个元素变量中 score[j] = temp; // 把临时变量（第一个元素的原值）保存到第二个元素中 } System.out.print(score[j] + " "); // 对排序后的数组元素进行输出 } System.out.print("【"); for (int j = score.length - 1 - i; j < score.length; j++) { System.out.print(score[j] + " "); } System.out.println("】"); } }(4) 运行前面的代码进行测试，如下所示。 请输入第 1 个成绩：77 请输入第 2 个成绩：90 请输入第 3 个成绩：68 请输入第 4 个成绩：59 请输入第 5 个成绩：80 排序前的元素值： 77.0 90.0 68.0 59.0 80.0 通过冒泡排序方法对数组进行排序： 77.0 68.0 59.0 80.0 【90.0 】 68.0 59.0 77.0 【80.0 90.0 】 59.0 68.0 【77.0 80.0 90.0 】 59.0 【68.0 77.0 80.0 90.0 】（2）快速排序法（http://c.biancheng.net/view/929.html） 基本原理： (1)首先设定一个分界值，通过该分界值将数组分成左右两部分。 (2)将大于或等于分界值的数据集中到数组右边，小于分界值的数据集中到数组的左边。此时，左边部分中各元素都小于或等于分界值，而右边部分中各元素都大于或等于分界值。 (3)然后，左边和右边的数据可以独立排序。对于左侧的数组数据，又可以取一个分界值，将该部分数据分成左右两部分，同样在左边放置较小值，右边放置较大值。右侧的数组数据也可以做类似处理。 (4)重复上述过程，可以看出，这是一个递归定义。通过递归将左侧部分排好序后，再递归排好右侧部分的顺序。当左、右两个部分各数据排序完成后，整个数组的排序也就完成了。 例1：利用快速排序法对一数组进行排序 (1) 声明静态的 getMiddle() 方法，该方法需要返回一个 int 类型的参数值，在该方法中传入 3 个参数。代码如下： public static int getMiddle(int[] list, int low, int high) { int tmp = list[low]; // 数组的第一个值作为中轴（分界点或关键数据） while (low tmp) { high--; } list[low] = list[high]; // 比中轴小的记录移到低端 while (low < high && list[low] = 0 && number[j] > temp; j--) { number[j + 1] = number[j]; } number[j + 1] = temp; } System.out.println("\n排序后："); for (int val : number) { // 遍历数组元素 System.out.print(val + " "); // 输出数组元素 } }运行结果： 排序前： 13 15 24 99 4 1 排序后： 1 4 13 15 24 99
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