排序是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中比較重要的一種基礎(chǔ)算法，排序也會考驗(yàn)對線性表和鏈表、樹的靈活運(yùn)用，本篇文章我們重點(diǎn)講述下常見的3種基礎(chǔ)排序冒泡排序、插入排序、選擇排序，下一篇會重點(diǎn)講述實(shí)際工作中用的比較多的快速排序和歸并排序。
排序算法基礎(chǔ)
排序算法執(zhí)行效率一般從以下幾方面進(jìn)行衡量：
1）最好情況、最壞情況、平均情況下的時間復(fù)雜度
對于待排序數(shù)據(jù)有的接近有序，有的完全無序，會導(dǎo)致部分算法執(zhí)行效率上有很大的差異，所以我們在選擇算法的時候除了要考慮算法的平均時間復(fù)雜度還要參考在實(shí)際業(yè)務(wù)場景下待排數(shù)據(jù)的實(shí)際有序性，和各類排序算法在實(shí)際業(yè)務(wù)場景下的待排數(shù)據(jù)的時間復(fù)雜度來選擇合適的算法。
2）比較次數(shù)和交換次數(shù)
在考慮排序算法的時候，因?yàn)榛诒容^的排序算法會涉及到元素大小比較和元素的交換，所以要把比較次數(shù)和交換次數(shù)也考慮進(jìn)去。
3）排序算法的穩(wěn)定性
僅用效率判斷一額排序算法好壞還是不夠的，還要看算法的穩(wěn)定性，什么是算法的穩(wěn)定性？如果待排序中存在值相等的元素，經(jīng)過排序后，相等元素之間原有的先后順序不變，這就說明算法是穩(wěn)定的。
算法的穩(wěn)定性在很多多次排序場景下是非常有效的，例如我們需要對一個用戶類先按照用戶的年齡排序，再按照用戶的姓名排序，如果使用的不是穩(wěn)定算法那么在按照年齡排完序后還需要對相等值再分別進(jìn)行內(nèi)部排序，這將非常麻煩，如果是穩(wěn)定的排序算法，那么處理起來將非常容易，只需要用穩(wěn)定排序算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行兩次排序就行了，因?yàn)榕判驅(qū)傩韵嗟鹊臄?shù)據(jù)在排序前后相對順序不會變的。
冒泡排序
冒泡排序一般是我們在學(xué)習(xí)排序算法遇到的第一個排序算法，也是最簡單的一種排序算法，冒泡排序的核心思路是相鄰兩個元素之間的比較，不滿足大小關(guān)系則交換一次，冒泡排序至少讓一個元素移動到它應(yīng)該在的位置，重復(fù)n次完成排序。對于冒泡排序比較形象的解釋就是水里的氣泡，一堆氣泡，含空氣多的氣泡會從下面慢慢往上升。冒泡排序?qū)儆谠嘏判颍恍枰粋€額外的臨時空間所以空間復(fù)雜度為O(1)，在待排序數(shù)據(jù)是有序的情況下最好的時間復(fù)雜度為O(n)，平均時間復(fù)雜度為O(n^2)。
public void bubbleSort(int nums[]){
int temp;
for(int i=0;i<nums.length;i++){
for(int j=0;j<nums.length-i-1;j++){
if(nums[j]>nums[j+1]){
temp = nums[j];
nums[j] = nums[j+1];
nums[j+1] = temp;
}
}
}
}
插入排序
插入排序的核心思路是將數(shù)據(jù)分為有序區(qū)和無序區(qū)，初始有序區(qū)只有第一個元素，插入算法就是從未排序的元素中挑選一個元素，在已排序的區(qū)間找到合適的位置并將其插入并保證有序區(qū)一直有序。插入排序?qū)儆谠嘏判颍欠€(wěn)定的排序，平均時間復(fù)雜度為O(n^2)。
public void insertSort(int[] nums){
int temp,j;
for(int i=1;i<nums.length;i++){
temp = nums[i];
j=i-1;//需要將j定義在內(nèi)循環(huán)外，用于結(jié)束內(nèi)循環(huán)后進(jìn)行插入值
for(;j>=0;j--){
//從后向前倒推，如果已排當(dāng)前值大于待排值則后移節(jié)點(diǎn)
if(nums[j]>temp){
nums[j+1] = nums[j];
}else{
//當(dāng)已排區(qū)的值小于待排值則跳出循環(huán)
break;
}
}
//在查找到的位置插入待排值
nums[j+1] = temp;
}
}
選擇排序
選擇排序同樣分為已排區(qū)和未排區(qū)，但是和插入排序不同，選擇排序每次會從未排序區(qū)間找到最小值放到已排序末尾，這樣出來的排序結(jié)果就是從小到大升序的數(shù)據(jù)結(jié)果。選擇排序也是原地排序，但是選擇排序最好和最壞復(fù)雜度都是O(n^2)。
public void selectSort(int[] nums){
int max=0,temp;
for(int i=0;i<nums.length;i++){
//從待排序選擇最大值
max = i;
for(int j=i;j<nums.length;j++){
max = nums[max]>=nums[j] ? max : j;
}
//和已排區(qū)最后一個值后面的值交換
temp = nums[i];
nums[i] = nums[max];
nums[max] = temp;
}
}
總結(jié)
這3種常見排序算法，我們一般只是在學(xué)習(xí)的時候會去學(xué)習(xí)，在真實(shí)項(xiàng)目過程中很少會使用到這3種排序算法，因?yàn)檫@3種排序算法的時間復(fù)雜度都比較高，都是O(n^2)，不能滿足性能要求，后續(xù)會介紹我們?nèi)粘３Ｓ玫呐判蛩惴焖倥判蚝蜌w并排序，這兩個算法在很多場景下都有使用，甚至在oracle這樣的商業(yè)數(shù)據(jù)庫中也有使用。
