带你了解Java数据结构和算法之高级排序

带你了解Java数据结构和算法之高级排序攻略

什么是高级排序算法？

在计算机科学中，排序算法是将一串数据按照特定顺序进行排列的一种算法。根据数据规模、数据类型、稳定性、时间复杂度以及空间复杂度等因素，排序算法分为许多种类。高级排序算法是相对于普通排序算法而言，其时间复杂度更低、排序速度更快、稳定性更高的算法。

高级排序算法的分类及特点

高级排序算法分为内排序和外排序两大类。

内排序

内排序是针对全部记录在内存中进行的排序。内排序主要有如下几种算法：

• 快速排序
• 归并排序
• 插入排序
• 希尔排序
• 堆排序
• 冒泡排序

外排序

外排序是处理超过内存容量的数据排序，它们通常不是在内存中进行，而是借助外部存储设备进行。

高级排序算法的实现

下面我们以快速排序和归并排序为例，来介绍高级排序算法的实现。

快速排序

快速排序是一种常见的高效排序算法，基于分治的思想，它的排序流程如下：

1. 从数列中挑出一个基准元素（pivot）
2. 将所有比基准元素小的元素放在基准元素前面，比基准元素大的元素放在基准元素后面（分区操作）
3. 分别对左右两个子序列进行快速排序，递归执行此过程，直到整个序列有序。

public static void quickSort(int[] arr, int start, int end) {
    // 递归结束条件，start >= end
    if (start >= end) {
        return;
    }
    int left = start;
    int right = end;
    int pivot = arr[left];
    // 分区操作
    while (left < right) {
        while (left < right && arr[right] >= pivot) {
            right--;
        }
        arr[left] = arr[right];
        while (left < right && arr[left] <= pivot) {
            left++;
        }
        arr[right] = arr[left];
    }
    arr[left] = pivot;
    // 递归快排左边部分
    quickSort(arr, start, left - 1);
    // 递归快排右边部分
    quickSort(arr, left + 1, end);
}

归并排序

归并排序也是一种高效的排序算法，基于分治的思想，它的排序流程如下：

1. 把长度为n的数列分成两个长度为n/2的数列
2. 将两个数列归并排序，使其有序
3. 合并有序数列

public static void mergeSort(int[] arr, int start, int end) {
    // 递归结束条件，start >= end
    if (start >= end) {
        return;
    }
    // 分治
    int mid = (start + end) / 2;
    mergeSort(arr, start, mid);
    mergeSort(arr, mid + 1, end);
    // 合并
    int i = start;
    int j = mid + 1;
    int[] temp = new int[end - start + 1];
    int k = 0;
    while (i <= mid && j <= end) {
        if (arr[i] <= arr[j]) {
            temp[k++] = arr[i++];
        } else {
            temp[k++] = arr[j++];
        }
    }
    while (i <= mid) {
        temp[k++] = arr[i++];
    }
    while (j <= end) {
        temp[k++] = arr[j++];
    }
    // 将临时数组中的元素拷贝到原数组中
    System.arraycopy(temp, 0, arr, start, k);
}

总结

高级排序算法是常用的高效排序算法，它们的实现需要借助不同的算法思想和技巧。掌握了高级排序算法的分类、特点以及实现技巧，能够帮助我们更好地解决实际问题和提高算法效率。