Java的堆排序、快速排序、歸并排序怎么實現

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堆排序

• 時間復雜度：0（N*log(N)）

• 空間復雜度：0（1）

• 穩定性：不穩定

private static void heapSort(int[] arr) {
		//建堆
        crearHeap(arr);
        for (int i = 0; i < arr.length-1; i++) {
            int heapSize=arr.length-i;
            swap(arr,heapSize-1,0);
            heapSize--;
            shiftDown(arr,heapSize,0);
        }
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

    private static void crearHeap(int[] arr) {
    	// 從后往前遍歷(右邊非葉子節點開始), 依次進行向下調整
        for (int i = (arr.length-1-1)/2; i >=0 ; i--) {
            shiftDown(arr,arr.length,i);
        }
        
    }
	//向下調整，形成大堆
    private static void shiftDown(int[] arr, int size, int i) {
        int parent = i;
        int child = parent*2+1;
        while (child<size){
            if (child +1< size && arr[child +1]> arr[child]){
                child=child+1;
            }
            if (arr[child]>arr[parent]){
                swap(arr,child,parent);
            }else {
                break;
            }
            parent=child;
            child=parent*2+1;
        }
    }
	//交換
    private static void swap(int[] arr, int child, int parent) {
        int tmp =arr[child];
        arr[child] =arr[parent];
        arr[parent]=tmp;
    }

快速排序

• 時間復雜度:O(N^ logN) 最壞的時候O(N^2) 和基準值密切相關

• 空間復雜度:0(logN) 最壞的時候O(N)

• 穩定性:不穩定

遞歸

private static void quick(int[] arr) {
        quickSortHelper(arr,0,arr.length-1);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

    private static void quickSortHelper(int[] arr, int left, int right) {
        if (left>=right){
            //區間只有一個元素，或者零個元素
            return;
        }
        int index = partition(arr,left,right);
        quickSortHelper(arr,left,index-1);
        quickSortHelper(arr,index+1,right);
    }

    private static int partition(int[] arr, int left, int right) {
        int i=left;
        int j=right;
        int baseValue=arr[right];
        while (i<j){
            while (i<j && arr[i]<=baseValue){
                i++;
            }
            while (i<j && arr[j]>=baseValue){
                j--;
            }
            if (i<j){
                swap(arr,i,j);
            }
        }
        swap(arr,i,right);
        return i;
    }

    private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int tmp =arr[i];
        arr[i]=arr[j];
        arr[j]=tmp;
    }

非遞歸

public static void quickSortByLoop(int[] arr) {
        Stack<Integer> stack =new Stack<>();
        stack.push(0);
        stack.push(arr.length-1);
        while (!stack.isEmpty()){
            int right = stack.pop();
            int left = stack.pop();
            if (left>=right){
                continue;
            }
            int index = partition(arr,left,right);
            //右子樹
            stack.push(index+1);
            stack.push(right);
            //左子樹
            stack.push(left);
            stack.push(index-1);
        }
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

    private static int partition(int[] arr, int left, int right) {
        int baseValue =arr[right];
        int i =left;
        int j =right;
        while (i<j){
            while (i<j && arr[i]<=baseValue){
                i++;
            }
            while (i<j && arr[j]>=baseValue){
                j--;
            }
            if (i<j){
                swap(arr,i,j);
            }
        }
        swap(arr,i,right);
        return i;
    }

    private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int tmp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = tmp;
    }

歸并排序

• 時間復雜度:O(NlogN)

• 空間復雜度:O(N） 如果是鏈表，可以為O(1)

• 穩定性:穩定

遞歸

public static void mergeSort(int[] arr){
        mergeSortHelper(arr,0,arr.length);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

    private static void mergeSortHelper(int[] arr, int left, int right) {
        if (right-left<=1){
            return;
        }
        int mid = (right+left)/2;

        mergeSortHelper(arr,left,mid);
        mergeSortHelper(arr,mid,right);
        merge(arr,left,mid,right);
    }

    private static void merge(int[] arr, int left, int mid, int right) {
        int cur1 =left;
        int cur2 =mid;
        //兩個數組合并后的結果
        int[] output=new int[right-left];
        int outputIndex=0;

        while (cur1<mid && cur2<right){
            if (arr[cur1]<=arr[cur2]) {
                output[outputIndex++] = arr[cur1++];
            }else {
                output[outputIndex++] = arr[cur2++];
            }
        }
        while (cur1<mid){
            output[outputIndex++] = arr[cur1++];
        }
        while (cur2<right){
            output[outputIndex++] = arr[cur2++];
        }

        for (int i = 0; i < right-left ; i++) {
            arr[left+i] = output[i];
        }
    }

非遞歸

public static void mergeSortByLoop(int[] arr){
        // gap 當前每個組中的元素個數.
        for (int gap =1;gap<arr.length;gap*=2){
            for (int i = 0; i <arr.length ; i+=2*gap) {
                //相當于把兩個長度為 gap 的相鄰組進行了合并
                int left =i;
                int mid =i+gap;
                int right=i+2*gap;
                if (mid > arr.length){
                    mid =arr.length;
                }
                if (right>arr.length){
                    right=arr.length;
                }
                merge(arr,left,mid,right);
            }
        }
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

讀到這里，這篇“Java的堆排序、快速排序、歸并排序怎么實現”文章已經介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識點還需要大家自己動手實踐使用過才能領會，如果想了解更多相關內容的文章，歡迎關注億速云行業資訊頻道。