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  • java实现交换排序

      交换排序是另一种经常使用的内部排序策略,常见的算法有冒泡排序和快速排序,之所以把冒泡排序和快速排序归类为交换排序,是因为这两种算法的主要工作是不断的交换元素来达到排序的目的。

      冒泡排序是最经典的交换排序,它的算法思想是:(假设数据存放在数组a[n]中)

      1.比较a[0]和a[1],如果a[0]>a[1],则交换a[0],a[1],然后比较新的a[1](可能是原来的a[0])和a[2],如果a[1]>a[2],则交换    a[1],a[2],以此类推,直到a[n-2]和a[n-1]比较完毕,这样,a中的最大数就“沉底”了,即a[n-1]是数组a中的最大值。

      2.从头开始继续第1步的操作,所不同的是本次比较到a[n-2]即可结束,这样数组a中的次大值就被交换到a[n-2]的位置。

      3.以此比较n-1次,数组a就按照从小到大的顺序排好了。(也可以判断是否有交换发生,如果一趟比较没有发生交换,则表示数组a已经排好序)。

      冒泡排序的java实现如下:

    public static void bubbleSort(int[] elements){
    		for(int i = elements.length-1; i > 0; i--){
    			for(int j = 0; j < i;j++){
    				if(elements[j] > elements[j+1]){
    					swap(elements,j,j+1);//交换两个元素
    				}
    			}
    		}
    }
    
    private static void swap(int[] elements,int i,int j){
    		int temp = elements[i];
    		elements[i] = elements[j];
    		elements[j] = temp;
    }
    

      冒泡排序的实现较为简单,时间复杂度为O(n*n),空间复杂度为O(1)。

      另一种经典的交换排序是快速排序,快速排序的效率很高,但是空间复杂度较大,因为快速排序使用了递归,而递归的实现需要一个栈。快速排序的算法思想是:(假设数据存放在数组a[n]中)

      1.如果待比较的数组长度为0或者1,则不用比较,直接返回。

      2.如果待比较的数组长度大于1,则随机的选择一个中枢值(centrum),然后分别从数组的两端开始遍历,并且把从左边遍历找到的大于centrum的元素和从右边遍历找到的小于centrum的元素进行交换,直到数组遍历完毕(即:左边遍历指针指向的索引大于或等于右边遍历指针指向的索引)。

      3.交换中枢元素和右边遍历指针指向的元素,这样原来的数组以中枢元素为界分成了两个数组,且左边数组的元素都不大于中枢,右边数组的元素都不小于中枢,然后分别对两个子数组分别进行快速排序。

      快速排序的java实现如下:

    public static void quickSort(int[] elements,int begin,int end){
    		if(begin < end){
    			int centrum = elements[begin];//选择第一个元素作为中枢
    			int front = begin+1;
    			int back = end;
    			while(front <= back){
    				while((front <= end) && (elements[front] < centrum)) front++;
    				while((back >= begin) && (elements[back] > centrum)) back--;
    				if(front < back){
    					swap(elements,front,back);
    				}else{
    					break;
    				}
    			}
    			
    			if(begin < back)
    				swap(elements,begin,back);
    			quickSort(elements,begin,back-1);
    			quickSort(elements,back+1,end);
    		}
    }
    
    private static void swap(int[] elements,int i, int j){
    		int temp = elements[i];
    		elements[i] = elements[j];
    		elements[j] = temp;
    }
    

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