1、冒泡排序
1.1、简介与原理
冒泡排序算法运行起来非常慢,但在概念上它是排序算法中最简单的,因此冒泡排序算法在刚开始研究排序技术时是一个非常好的算法。
冒泡排序原理即:从数组下标为0的位置开始,比较下标位置为0和1的数据,如果0号位置的大,则交换位置,如果1号位置大,则什么也不做,然后右移一个位置,比较1号和2号的数据,和刚才的一样,如果1号的大,则交换位置,以此类推直至最后一个位置结束,到此数组中最大的元素就被排到了最后,之后再根据之前的步骤开始排前面的数据,直至全部数据都排序完成。
1.2、代码实现
public class ArraySort {
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1, 7, 3, 9, 8, 5, 4, 6};
array = sort(array);
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.println(array[i]);
}
}
public static int[] sort(int[] array) {
for (int i = 1; i < array.length; i++) {
for (int j = 0; j < array.length-i; j++) {
if (array[j] > array[j+1]) {
int temp = array[j];
array[j] = array[j+1];
array[j+1] = temp;
}
}
}
return array;
}
}
1.3、效率
一般来说,数组中有N 个数据项,则第一趟排序中有N-1 次比较,第二趟中有N-2 次,以此类推。
这种序列的求和公式如下:
(N-1)+(N-2)+(N-3)+…+1=N*(N-1)/2
当N 为10 时,N*(N-1)/2等于45(10*9/2)。
这样,算法作了约N2/2次比较(忽略减1,不会有很大差别,特别是当N 很大时)。
因为两两数据只有在需要时才交换,所以交换的次数少于比较的次数。
如果数据是随机的,那么大概有一半数据需要交换,则交换的次数为N2/4。
交换和比较操作次数都和N2成正比。
由于常数不算在大O 表示法,可以忽略 2 和4,并且认为冒泡排序运行需要O(N2)时间级别。
运行大数量级别的数组可以证实这种排序算法的速度是很慢的。
无论何时,只要看到一个循环嵌套在另外一个循环里,例如在冒泡排序中,就可以怀疑这个算法的运行时间为O(N2)级。
外层循环执行N 次,内部循环对于每一次外层循环都执行N 次(或者几分之N 次)。
这就意味着将大约需要执行N*N 或者N2次某个基本操作。
2、选择排序
2.1、简介与原理
选择排序改进了冒泡排序,将必要的交换次数从O(N2)减少到O(N)次。
不幸的是比较次数仍然保持为O(N2)。
然而,选择排序仍然为大记录量的排序提出了一个非常重要的改进,因为这些大量的记录需要在内存中移动,这就使交换的时间和比较的时间相比起来,交换的时间更为重要。
(一般来说,在Java 语言中不是这种情况,Java 中只是改变了引用位置,而实际对象的位置并没有发生改变。
)
选择排序原理即:在选择排序中,不再只比较两个相邻的数据。
因此需要记录下某一个数据的下标,进行选择排序就是把所有的数据扫描一遍,从中挑出(按从小到大排序)最小的一个数据,这个最小的数据和最左端下标为0的数据交换位置。
之后再次扫描数据,从下标为1开始,还是挑出最小的然后和1号位置进行交换,这个过程一直持续到所有的数据都排定。
而程序中需要有一个标识变量来标识每次挑出最小数据的下标。
2.2、代码实现
public class ArraySort {
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1, 7, 3, 9, 8, 5, 4, 6};
array = sort(array);
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.println(array[i]);
}
}
public static int[] sort(int[] array) {
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
int temp = i;
for (int j = i+1; j < array.length; j++) {
if (array[temp] > array[j]) {
temp = j;
}
}
int t = array[temp];
array[temp] = array[i];
array[i] = t;
}
return array;
}
}
2.3、效率
选择排序和冒泡排序执行了相同次数的比较:N*(N-1)/2。
对于10 个数据项,需要45 次比较。
然而,10 个数据项只需要少于10次交换。
对于100 个数据项,需要4950 次比较,但只进行了不到100 次的交换。
N 值很大时,比较的次数是主要的,所以结论是选择排序和冒泡排序一样运行了O(N2)时间。
但是,选择排序无疑更快,因为它进行的交换少得多。
当N 值较小时,特别是如果交换的时间级比比较的时间级大得多时,选择排序实际上是相当快的。