排序算法(Java实现):选择排序法和快速排序法

为了方便扩展,先引入一个抽象的基础类:

[html]
  1. package com.andyidea.algorithms;  
  2.   
  3. /**  
  4.  * 排序抽象基础类  
  5.  * @author Andy.Chen  
  6.  *  
  7.  * @param <T>  
  8.  */  
  9. public abstract class Sorter<T extends Comparable<T>> {  
  10.       
  11.     public abstract void sort(T[] array,int from,int len);  
  12.       
  13.     public final void sort(T[] array){  
  14.         sort(array,0,array.length);  
  15.     }  
  16.       
  17.     protected final void swap(T[] array,int from,int to){  
  18.         T tmp = array[from];  
  19.         array[from] = array[to];  
  20.         array[to] = tmp;  
  21.     }  
  22.   
  23. }  
【三】选择排序选择排序(Selection sort)是一种简单直观的排序算法,其平均时间复杂度为O(n2)它的工作原理如下。首先在未排序序列中找到最小元素,存放到排序序列的起始位置,然后,再从剩余未排序元素中继续寻找最小元素,然后放到排序序列末尾。以此类推,直到所有元素均排序完毕。

选择排序算法源码如下:

[html]
  1. package com.andyidea.algorithms;  
  2.   
  3. /**  
  4.  * 选择排序法  
  5.  * @author Andy.Chen  
  6.  *  
  7.  * @param <T>  
  8.  */  
  9. public class SelectionSort<T extends Comparable<T>> extends Sorter<T> {  
  10.   
  11.     @Override  
  12.     public void sort(T[] array, int from, int len) {  
  13.         for(int i=from;i<from+len;i++){  
  14.             int smallestindex = i;  
  15.             int j = i;  
  16.             for(; j<from+len; j++){  
  17.                 if(array[j].compareTo(array[smallestindex])<0){  
  18.                     smallestindex = j;  
  19.                 }  
  20.             }  
  21.             swap(array, i, smallestindex);  
  22.         }  
  23.     }  
  24.   
  25. }  
选择排序的交换操作介于0(n − 1)次之间。选择排序的比较操作n(n − 1) / 2次之间。选择排序的赋值操作介于03(n − 1)次之间。

快速排序快速排序使用分治法(Divide and conquer)策略来把一个串行(list)分为两个子串行(sub-lists)。

快速排序算法的具体操作描述如下:

  1. 从数列中挑出一个元素,称为 "基准"(pivot),
  2. 重新排序数列,所有元素比基准值小的摆放在基准前面,所有元素比基准值大的摆在基准的后面(相同的数可以到任一边)。在这个分区退出之后,该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区(partition)操作。
  3. 递归地(recursive)把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。

递归的最底部情形,是数列的大小是零或一,也就是永远都已经被排序好了。虽然一直递归下去,但是这个算法总会退出,因为在每次的迭代(iteration)中,它至少会把一个元素摆到它最后的位置去。

快速排序算法源码如下:

[html]
  1. package com.andyidea.algorithms;  
  2.   
  3. /**  
  4.  * 快速排序法  
  5.  * @author Andy.Chen  
  6.  *  
  7.  * @param <T>  
  8.  */  
  9. public class QuickSort<T extends Comparable<T>> extends Sorter<T> {  
  10.   
  11.     @Override  
  12.     public void sort(T[] array, int from, int len) {  
  13.         quick_sort(array, from, from+len-1);  
  14.     }  
  15.       
  16.     private void quick_sort(T[] array,int from, int to){  
  17.         if(to-from < 1)  
  18.             return;  
  19.         int pivot = selectPivot(array, from, to);  
  20.         pivot = partition(array, from, to, pivot);  
  21.           
  22.         quick_sort(array, from, pivot-1);  
  23.         quick_sort(array, pivot+1, to);  
  24.     }  
  25.       
  26.     /**  
  27.      * 选择基准元素  
  28.      * @param array  
  29.      * @param from  
  30.      * @param to  
  31.      * @return  
  32.      */  
  33.     private int selectPivot(T[] array,int from, int to){  
  34.         return (from+to)/2;  
  35.     }  
  36.       
  37.     /**  
  38.      * 分区操作  
  39.      * @param array  
  40.      * @param from  
  41.      * @param to  
  42.      * @param pivot  
  43.      * @return  
  44.      */  
  45.     private int partition(T[] array, int from, int to, int pivot){  
  46.         T tmp = array[pivot];  
  47.         array[pivot] = array[to];  
  48.         while(from != to){  
  49.             while(from<to && array[from].compareTo(tmp)<=0)  
  50.                 from++;  
  51.             if(from<to){  
  52.                 array[to] = array[from];  
  53.                 to--;  
  54.             }  
  55.               
  56.             while(from<to && array[to].compareTo(tmp)>=0)  
  57.                 to--;  
  58.             if(from<to){  
  59.                 array[from] = array[to];  
  60.                 from++;  
  61.             }  
  62.         }  
  63.         array[from] = tmp;  
  64.         return from;  
  65.     }  
  66.   
  67. }  

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