【JAVA】七大排序算法(图解)

稳定性： 待排序的序列中若存在值相同的元素，经过排序之后，相等元素的先后顺序不发生改变，称为排序的稳定性。

思维导图：

（排序名称后面蓝色字体为时间复杂度和稳定性）

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1.直接插入排序

核心思路

每次从无序区间中选择第一个元素，插入到有序区间的合适位置，直到整个数组有序。

排序步骤

1. 定义下标 i 为当前无序区间的第一个元素， i-1 表示有序区间的最大值，下标 j 从后往前遍历有序区间。
2. 有序区间：[0…i)
3. 无序区间：[i…n)
4. 若arr[i]>arr[i-1]，直接将arr[i]纳入有序区间即可。
5. 若arr[i]<arr[i-1]，交换arr[i]和arr[i-1]，i- -继续比较。

代码

    public static void insert(int[]arr){//有序区间：[0,i)//无序区间：[i,n)int n=arr.length;//i指向当前无序区间的第一个元素for (int i = 1; i < n; i++) {for (int j = i; j >=1 && arr[j]<arr[j-1]; j--) {int temp=arr[j];arr[j]=arr[j-1];arr[j-1]=temp;}}}

优点

插入排序再近乎有序的集合上性能非常好！！！

只有当前一个元素大于后一个元素时，才需要交换，若前一个元素小于后一个元素，则不需要走第二层循环。

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2.希尔排序

核心思路

希尔排序其实是对插入排序的一种优化。

先将待排序的数组分为若干个子数组。将子数组调整为有序状态，不断变大这个分组长度，当最终分组长度为1时，整个数组接近有序。最后来一次插入排序即可。

排序步骤

我们来举一个实例：

1. 首先gap取5，此时相隔距离为5的元素分到了一组（一共五组，每组两个元素），然后对每一组分别进行插入排序

2. gap折半为2，此时相隔距离为2的元素被分到了一组（一共两组，每组五个元素），然后对每一组分别进行插入排序

3. gap再次折半为1，此时所有元素被分到了一组，对它进行插入排序，至此插入排序完成
   

本例中前两趟就是希尔排序的预排序，最后一趟就是希尔排序的插入排序。

代码

    private static void insertionSortByGap(int[] arr, int gap) {for (int i = gap; i < arr.length; i++) {for (int j = i; j-gap>=0 && arr[j]<arr[j-gap]; j-=gap) {int temp=arr[j];arr[j]=arr[j-gap];arr[j-gap]=temp;}}}

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3.直接选择排序

核心思路

直接选择排序：每次在无序区间中选择最小值与无序区间的第一个元素交换，直到整个数组有序。

排序步骤

1. 定义下标 i 为当前无序区间的第一个元素，下标 min 为无序区间的最小值，下标 j 遍历无序区间。
2. 有序区间：[0…i)
3. 无序区间：[i…n)
4. j 遍历无序数组，若 j 指向的元素小于min指向的元素，则min指向此元素。
5. 遍历完之后，将min指向的元素与 i 指向的元素交换。
   

代码

    public static void select(int[] arr){//有序区间：[0,i)//无序区间：[i,n)int n=arr.length;//当无序区间只剩下一个元素时，已经不用再排了for (int i=0; i < n-1 ; i++) {//min指向无序区间的最小值int min=i;for (int j = i+1 ; j < n ; j++) {if(arr[j]<arr[min]){min=j;}}//此时min一定指向无序区间的最小值int temp=arr[i];arr[i]=arr[min];arr[min]=temp;}}

缺点

无论数组是否接近有序，直接选择排序都会执行一遍内部的排序流程，对数据不敏感。

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4.堆排序

🌙原地堆排序写在另一篇文章了~

⭐原地堆排序

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5.冒泡排序

核心思路

重复扫描待排序序列，并比较每一对相邻的元素，当该对元素顺序不正确时进行交换。一直重复这个过程，直到没有任何两个相邻元素可以交换，就表明完成了排序。

排序步骤

1. 比较相邻两个数据如果。第一个比第二个大，就交换两个数
2. 对每一个相邻的数做同样1的工作，这样从开始一队到结尾一队在最后的数就是最大的数。
3. 针对所有元素上面的操作，除了最后一个。
4. 重复1~3步骤，直到顺序完成。

代码

    public static void bubbleSort(int[]arr){//外层循环表示要进行元素操作的趟数for (int i = 0; i < arr.length-1; i++) {boolean isSwaped=false;for (int j = 0; j < arr.length-i-1; j++) {if(arr[j]>arr[j+1]){isSwaped=true;int temp=arr[j];arr[j]=arr[j+1];arr[j+1]=temp;}}if(!isSwaped){break;}}}

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6.快速排序

🌙快速排序写在另一篇文章了~

⭐快速排序详解

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7.归并排序

核心思路

1.归： 先不断的将原数组一分为二，直到拆分后的子数组只剩下一个元素。（当数组只有一个元素时，天然有序）
2.并： 不断的将两个连续的有序子数组合并为一个大的数组，直到整个数组合并完成。

排序步骤

并的核心步骤：给定一个临时数组 aux 存储即将归并的子数组的值。

代码

    public static void mergeSort(int[]arr){mergeSortInternal(arr,0,arr.length-1);}private static void mergeSortInternal(int[] arr, int l, int r) {if(l>=r){return;}int mid=l+((r-l)>>2);//先将原数组一分为二，在子数组上进行归并排序mergeSortInternal(arr,l,mid);mergeSortInternal(arr,mid+1,r);//此时两个子数组已经有序,将两个子数组合并为原数组merge(arr,l,mid,r);}private static void merge(int[] arr, int l, int mid, int r) {//创建一个临时数组int[] aux=new int[r-l+1];//拷贝子数组的数据到临时数组上System.arraycopy(arr,l,aux,0,r-l+1);//两个子数组的开始索引int i=l;int j=mid+1;//k表示当前原数组合并到哪个位置for (int k = l; k <= r; k++) {if(i>mid){//此时子数组1全部拷贝完毕，将子数组2的内容全部写回arr[k] = aux[j-l];j++;}else if(j>r){//此时子数组2全部拷贝完毕，将子数组1的内容全部写回arr[k] = aux[i-l];i++;}else if(aux[i-l]<=aux[j-l]){arr[k]=aux[i-l];i++;}else{arr[k]=aux[j-l];j++;}}}

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补充：希尔排序的图片参考了这篇博文：希尔排序