Java快速排序与归并排序及基数排序图解示例

目录

• 一、快速排序
• 1、基本介绍
• 2、代码实现
• 二、归并排序
• 1、基本介绍
• 2、代码实现
• 三、基数排序
• 1、基本介绍
• 2、代码实现

一、快速排序

1、基本介绍

以上面的数组为例分析快速排序。

首先要传入三个值，数组arr[ ] ，最左边下标left ，最右边下标 right。然后将根据左右的下标值计算出中间值mid。

我们要做的就是将左边的值大于mid的放到右边，将右边小于mid的值放到左边。

左右两边分别单独循环，左边找到比mid大的数，右边找到比mid小的数。

两边分别找到符合条件的数后，进行交换。

然后继续比较并交换，此刻 l 和 mid 都指向3，r 指向 5 。

这时需要进行判断，如果arr[l] 等于mid 则 r--，如果arr[r] 等于mid则 l++ 。此时又进行判断arr[l] 是否等于arr[r]，等于则退出。第一轮就结束了。

第一次完以后，我们使用递归，递归会重复上面的操作，从而完成排序。

2、代码实现

//参数传入数组arr ， 最左边的下标left，最右边的下标 right
public static void quickSort(int[] arr , int left , int right){
        //分别用临时变量代替
        int l = left;
        int r = right;
        //中间的下标
        int middle = arr[(left + right) / 2];
        //临时变量，用于交换数据
        int temp = 0;
        //进行循环，只要右边的下标 l 小于 左边的下标 r 就进行循环
        while (l < r){
            //左边l 到 中间middle 单独循环，找到比middle大的值
            while (arr[l] < middle){
                l += 1;
            }
            //中间middle 到 右边 r 单独循环，找到比middle小的值
            while (arr[r] > middle){
                r -= 1;
            }
            //退出循环，表示找到，不过先判断 l 是否大于等于 r 
            //满足就可以退出循环，不需要执行下面的代码了
            if(l >= r){
                break;
            }
            //找到的数据进行交换
            temp = arr[l];
            arr[l] = arr[r];
            arr[r] = temp;
            //此时进行判断，如果arr[l] 等于middle  则 r--
            if(arr[l] == middle){
                r -= 1;
            }
            //如果  arr[r] 等于middle 则 l++
            if(arr[r] == middle){
                l += 1;
            }
        }
        //退出循环，l 会等于 r，此时要将两者移位，l进行加一，r进行减一
        if(l == r){
            l += 1;
            r -= 1;
        }
        //第一轮完成后进行递归
        //重复上面的方法，向左递归
        if(left < r){
            //r 继续往前移的，所以左下标为left ，右下标为 r
            quickSort(arr, left , r);
        }
        //重复上面的操作，向右递归
        if(right > l){
            //l 继续往后移的，所以左下标为 l ，右下标为 right
            quickSort(arr, l , right);
        }
    }

二、归并排序

1、基本介绍

2、代码实现

▶ 首先实现合并

public static void merger(int[] arr , int left ,int mid , int right , int[] temp){
        int i = left;
        int j = mid + 1;
        int t = 0;//数组temp的下标
        //将arr数组按顺序放入temp 数组
        while (i <= mid  && j <= right){
            //从中间分隔开，左边和右边相互比较
            //如果左边更小，先放入temp数组，否则右边先放入
            if(arr[i] < arr[j]){
                temp[t] = arr[i];
                i++;
                t++;
            }else {
                temp[t] = arr[j];
                j++;
                t++;
            }
        }
        //有可能有一边还没放完，于是继续循环放放入
        //左边没放完
        while (i <= mid){
            temp[t] = arr[i];
            t++;
            i++;
        }
        //右边没放完
        while (j <= right){
            temp[t] = arr[j];
            j++;
            t++;
        }
        //将temp中数据拷入到arr
        t = 0;
        int leftind = left;
        //第一次（leftind，right）是（0,1）（2,3）（4,5）（6,7）
        //第二次（leftind，right）是（0,3）（4,7）
        //第三次（leftind，right）是（0,7）
        while (leftind <= right){
            arr[leftind] = temp[t];
            t++;
            leftind++;
        }
    }

▶ 分隔和合并进行递归

public static void mergerSort(int[] arr, int left,int right, int[] temp){
        //判断
        if (left < right){
            //求出中间值
            int mid = (left + right) / 2;
            //调用自己，向左递归
            mergerSort(arr, left, mid , temp);
            //调用自己，向右递归
            mergerSort(arr , mid + 1, right, temp);
            //调用merger进行合并
            merger(arr, left , mid, right, temp);
        }
    }

三、基数排序

1、基本介绍

首先我们需要10个数组，分别对应10个桶，每个桶有对应的下标。

然后按每个数的个位数大小放入对应的桶中，放好后，按桶的顺序依次取出。

第二次是看每个数的十位，不及十位的就当做0，依旧是依次放入对应的桶中，并按顺序取出。

第三次是看每个数的百位，重复上面的操作，最后得到的就是有序的数组。

2、代码实现

public static void cardinalitySort(int[] arr){
        //首先找到数组中最大数的位数
        int max = arr[0];
        for(int i = 1; i < arr.length - 1; i++ ){
            if(arr[i] > max){
                max = arr[i];
            }
        }
        int maxLength = (max + "").length();
        //定义10个桶，每个桶大小为数组大小
        int[][] bucket = new int[10][arr.length];
        //定义一个数组来表示每个桶存放的数据
        int[] bucketcount = new int[10];
        //n是用来进行位数处理的
        for(int i = 1, n = 1; i <= maxLength ; i++,n *= 10){
            for(int j = 0; j < arr.length ; j++){
                //对每位数进行位处理，并放入桶中
                int elentData = arr[j] / n % 10;
                /*    
                  放对应的桶中,
                  bucketcount[elentData]表示对应的桶的数据,
                  假如第一个数为579，要放入bucketcount[9]（第九个桶）的第一个位置，
                  默认初始化为0，所以第一个数放入的位置是bucketcount[9] = 0
                */
                bucket[elentData][bucketcount[elentData]] = arr[j];
                //第一个数放完后，这个桶中数据进行++，
                //下次再放入这个桶时，bucketcount[9] = 1
                bucketcount[elentData]++;
            }
            int index = 0;
            //遍历每一个桶
            for(int k = 0; k < bucketcount.length; k++){
                //第一次默认为bucketcount[k] = 0
                //所以如果第一个数为零，就说明这个桶为空
                if(bucketcount[k] != 0){
                    //有数据，则桶bucketcount[k]就会有对应数据多少的大小，进行遍历
                    for(int l = 0; l < bucketcount[k] ; l++){
                        //放入原来的数组
                        arr[index++] = bucket[k][l];
                    }
                }
                //桶中的数放回原数组放完后，进行置空
                bucketcount[k] = 0;
            }
        }
    }

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