5種排序算法性能比較總結
1 概述
本文對比較常用且比較高效的排序算法進行了總結和解析，并貼出了比較精簡的實現代碼，包括選擇排序、插入排序、歸并排序、希爾排序、快速排序等。算法性能比較如下圖所示：
2 選擇排序
選擇排序的第一趟處理是從數據序列所有n個數據中選擇一個最小的數據作為有序序列中的第1個元素并將它定位在第一號存儲位置，第二趟處理從數據序列的n-1個數據中選擇一個第二小的元素作為有序序列中的第2個元素并將它定位在第二號存儲位置，依此類推，當第n-1趟處理從數據序列的剩下的2個元素中選擇一個較小的元素作為有序序列中的最后第2個元素并將它定位在倒數第二號存儲位置，至此，整個的排序處理過程就已完成。
代碼如下：
public class SelectionSort {
public void selectionSort(int[] array) {
int temp;
for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
for (int j = i + 1; j <= array.length - 1; j++) {// 第i個和第j個比較j可以取到最后一位，所以要用j<=array.length-1
if (array[i] > array[j]) {// 注意和冒泡排序的區別，這里是i和j比較。
temp = array[i];
array[i] = array[j];
array[j] = temp;
}
}
// 打印每趟排序結果
for (int m = 0; m <= array.length - 1; m++) {
System.out.print(array[m] + "\t");
}
System.out.println();
}
}
public static void main(String[] args) {
SelectionSort selectionSort = new SelectionSort();
int[] array = { 5, 69, 12, 3, 56, 789, 2, 5648, 23 };
selectionSort.selectionSort(array);
for (int m = 0; m <= array.length - 1; m++) {
System.out.print(array[m] + "\t");
}
}
}</pre>
3 插入排序
直接插入排序法的排序原則是：將一組無序的數字排列成一排，左端第一個數字為已經完成排序的數字，其他數字為未排序的數字。然后從左到右依次將未排序的數字插入到已排序的數字中。
代碼如下：
public class InsertSort {
public void insertSort(int[] array, int first, int last) {
int temp, i, j;
for (i = first + 1; i <= last - 1; i++) {// 默認以第一個數為有序序列，后面的數為要插入的數。
temp = array[i];
j = i - 1;
while (j >= first && array[j] > temp) {// 從后進行搜索如果搜索到的數小于temp則該數后移繼續搜索，直到搜索到小于或等于temp的數即可
array[j + 1] = array[j];
j--;
}
array[j + 1] = temp;
// 打印每次排序結果
for (int m = 0; m <= array.length - 1; m++) {
System.out.print(array[m] + "\t");
}
System.out.println();
}
}
public static void main(String[] args) {
InsertSort insertSort = new InsertSort();
int[] array = { 5, 69, 12, 3, 56, 789, 2, 5648, 23 };
insertSort.insertSort(array, 0, array.length);// 注意此處是0-9而不是0-8
for (int i = 0; i <= array.length - 1; i++) {
System.out.print(array[i] + "\t");
}
}
}</pre>
4 歸并排序
算法描述：
把序列分成元素盡可能相等的兩半。
把兩半元素分別進行排序。
把兩個有序表合并成一個。
代碼如下：
public class MergeSortTest {
public void sort(int[] array, int left, int right) {
if (left >= right)
return;
// 找出中間索引
int center = (left + right) / 2;
// 對左邊數組進行遞歸
sort(array, left, center);
// 對右邊數組進行遞歸
sort(array, center + 1, right);
// 合并
merge(array, left, center, right);
// 打印每次排序結果
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.print(array[i] + "\t");
}
System.out.println();
}
/*
將兩個數組進行歸并，歸并前面2個數組已有序，歸并后依然有序
@param array
數組對象
@param left
左數組的第一個元素的索引
@param center
左數組的最后一個元素的索引，center+1是右數組第一個元素的索引
@param right
右數組最后一個元素的索引
/
public void merge(int[] array, int left, int center, int right) {
// 臨時數組
int[] tmpArr = new int[array.length];
// 右數組第一個元素索引
int mid = center + 1;
// third 記錄臨時數組的索引
int third = left;
// 緩存左數組第一個元素的索引
int tmp = left;
while (left <= center && mid <= right) {
// 從兩個數組中取出最小的放入臨時數組
if (array[left] <= array[mid]) {
tmpArr[third++] = array[left++];
} else {
tmpArr[third++] = array[mid++];
}
}
// 剩余部分依次放入臨時數組（實際上兩個while只會執行其中一個）
while (mid <= right) {
tmpArr[third++] = array[mid++];
}
while (left <= center) {
tmpArr[third++] = array[left++];
}
// 將臨時數組中的內容拷貝回原數組中
// （原left-right范圍的內容被復制回原數組）
while (tmp <= right) {
array[tmp] = tmpArr[tmp++];
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = new int[] { 5, 69, 12, 3, 56, 789, 2, 5648, 23 };
MergeSortTest mergeSortTest = new MergeSortTest();
mergeSortTest.sort(array, 0, array.length - 1);
System.out.println("排序后的數組：");
for (int m = 0; m <= array.length - 1; m++) {
System.out.print(array[m] + "\t");
}
}
}</pre>
5 希爾排序
希爾排序又稱“縮小增量排序”，該方法的基本思想是：先將整個待排元素序列分割成若干個子序列（由相隔某 個“增量”的元素組成的）分別進行直接插入排序，然后依次縮減增量再進行排序，待整個序列中的元素基本有序（增量足夠小）時，再對全體元素進行一次直接插 入排序。因為直接插入排序在元素基本有序的情況下（接近最好情況），效率是很高的，因此希爾排序在時間效率上比前兩種方法有較大提高。
代碼如下：
public class ShellSort {
public void shellSort(int[] array, int n) {
int i, j, gap;
int temp;
for (gap = n / 2; gap > 0; gap /= 2) {// 計算gap大小
for (i = gap; i < n; i++) {// 將數據進行分組
for (j = i - gap; j >= 0 && array[j] > array[j + gap]; j -= gap) {// 對每組數據進行插入排序
temp = array[j];
array[j] = array[j + gap];
array[j + gap] = temp;
}
// 打印每趟排序結果
for (int m = 0; m <= array.length - 1; m++) {
System.out.print(array[m] + "\t");
}
System.out.println();
}
}
}
public static void main(String[] args) {
ShellSort shellSort = new ShellSort();
int[] array = { 5, 69, 12, 3, 56, 789, 2, 5648, 23 };
shellSort.shellSort(array, array.length);// 注意為數組的個數
for (int m = 0; m <= array.length - 1; m++) {
System.out.print(array[m] + "\t");
}
}
}</pre>
6 快速排序
快速排序（Quicksort）是對冒泡排序的一種改進。由C. A. R. Hoare在1962年提出。它的基本思想是：通過一趟排序將要排序的數據分割成獨立的兩部分，其中一部分的所有數據都比另外一部分的所有數據都要小，然 后再按此方法對這兩部分數據分別進行快速排序，整個排序過程可以遞歸進行，以此達到整個數據變成有序序列。
代碼如下：
public class QuickSort {
public int partition(int[] sortArray, int low, int height) {
int key = sortArray[low];// 剛開始以第一個數為標志數據
while (low < height) {
while (low < height && sortArray[height] >= key)
height--;// 從后面開始找，找到比key值小的數為止
sortArray[low] = sortArray[height];// 將該數放到key值的左邊
while (low < height && sortArray[low] <= key)
low++;// 從前面開始找，找到比key值大的數為止
sortArray[height] = sortArray[low];// 將該數放到key值的右邊
}
sortArray[low] = key;// 把key值填充到low位置，下次重新找key值
// 打印每次排序結果
for (int i = 0; i <= sortArray.length - 1; i++) {
System.out.print(sortArray[i] + "\t");
}
System.out.println();
return low;
}
public void sort(int[] sortArray, int low, int height) {
if (low < height) {
int result = partition(sortArray, low, height);
sort(sortArray, low, result - 1);
sort(sortArray, result + 1, height);
}
}
public static void main(String[] args) {
QuickSort quickSort = new QuickSort();
int[] array = { 5, 69, 12, 3, 56, 789, 2, 5648, 23 };
for (int i = 0; i <= array.length - 1; i++) {
System.out.print(array[i] + "\t");
}
System.out.println();
quickSort.sort(array, 0, 8);
for (int i = 0; i <= array.length - 1; i++) {
System.out.print(array[i] + "\t");
}
}
}</pre>