冒泡，选择，插入排序算法

时间 2019-12-04

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排序算法

排序也成排序算法(Sort Algorithm)，排序是将一组数据，依指定的顺序进行排列的过程java

排序的分类算法

内部排序：指将须要处理的全部数据都加载到内部存储器中进行排序数组

外部排序法：数据量过大，没法所有加载到内存中，须要借助外部存储进行排序dom

度量一个程序(算法)执行时间的两种方法函数

1.过后统计的方法性能

这种方法可行，可是有两个问题，一是要想对设计的算法的运行性能进行评测，须要实际运行该程序：二是所得时间的统计量依赖于计算机的硬件，软件等环境因素，这种方式，要在同一台计算机的相同状态下运行，才能比较那个算法速度更快测试

2.事前估算的方法设计

经过分析某个算法的时间复杂度来判断那个算法更优code

算法的时间复杂度orm

时间频度：一个算法花费的时间与算法中语句的执行次数成正比例，哪一个算法中语句执行次数多，他花费时间就多，一个算法中的语句执行次数称为语句频度或时间频度 . 记为:T(n)

统计时间频度时：随着n的变大，常数项，低次项，系数能够忽略

时间复杂度

1.通常状况下，算法中的操做语句的重复执行次数是问题规模n的某个函数，用T(n)表示，如有某个辅助函数f(n)，使得当n趋近于无穷大时，T(n)/f(n)的极限值为不等于零的常数，则称f(n)是T(n)的同数量级函数。记做T(n)=O(f(n))，称O(f(n))为算法的渐进时间复杂度，简称时间复杂度

2.T(n)不一样，但时间复杂度可能相同

3计算时间复杂度的方法

用常数1代替运行时间中的全部加法常数 T(n)=n^2+7n+6 => T(n)=n^2+7n+1
修改后的运行次数函数中，只保留最高阶项 T(n)=n^2+7n+1 => T(n)=n^2
去除最高阶项的系数 T(n)=n^2=> T(n)=n^2

常见的时间复杂度

1.常数阶O(1) :不管代码执行多少行，只要是没有循环等复杂结构，那么这个代码的时间复杂度就都是O(1)

2.对数阶O(log2n) ：

//说明：在while循环里面，每次都将i乘以2，乘完以后，i距离n就愈来愈近了，假设循环x次以后，退出循环，也就是说2的x次方等于n，那么x=log2n也就是说当循环log2n次之后，这个代码就结束了。所以这个代码的时间复杂度为:O(log2n)
//若是a的x次方等于N（a>0，且a不等于1），那么数x叫作以a为底N的对数（logarithm），记做x=logaN。其中，a叫作对数的底数，N叫作真数
//这段代码执行log2^1024次
public static void main(String[] args) {
      int count=0;
      int i=1;
      int n=1024;
      while(i<n) {
          i=i*2;
          count++;
      }
      //log2^1024=10
      System.out.println(count);//10
      
    }

3.线性阶O(n) ：for循环代码执行n遍，所以他消耗的时间是随着n的变化而变化的

4线性对数阶O(nlog2n) ：线性对数阶O(nlogN)其实很是容易理解，将时间复杂度为O(logn)的代码循环N遍的话，那么时间复杂度就是n*O(logN)

5.平方阶O(n^2) :若是把O(n)的代码在嵌套一遍，他的时间复杂度就是O(n^2),

//这段代码其实就是嵌套了2层n循环，他的时间复杂度就是O(n*n)
for(x=1;i<=n;x++) {
     for(x=1;i<=n;x++) {
            j=i;
            j++;
        }
    }

6.立方阶O(n^3) :至关于三层for循环

7.k次方阶(n^K)

8.指数阶O(2^n)

空间复杂度

相似于时间复杂度的讨论，一个算法的空间复杂度定义为该算法锁耗费的存储空间，他也是问题规模n的函数

冒泡排序

每一次进行排序都会肯定出一个最大值

package sort;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Arrays;
import java.util.Date;

public class BubbleSort {
    public static void main(String[] args) {
        //int arr[] = {3,9,-1,10,-2};
        //时间复杂度O(n^2)
        //测试冒泡排序的速度，要求排序80000个数字
        int[] arr = new int[80000];
        for(int i=0;i<arr.length;i++) {
            //每循环一次就添加一个元素
            arr[i]=(int)(Math.random()*80000);
        }
        Date data1 = new Date();
        System.out.println(data1);
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String dateStr = sdf.format(data1);
        System.out.println("开始时间"+dateStr);
        System.out.println("排序进行中........");
        //对数组进行排序
        bubbleSort(arr);
        Date data2 = new Date();
        String dateStr2 = sdf.format(data2);
        System.out.println("开始时间"+dateStr2);
        System.out.println("排序结束");
        
    }
    public static void bubbleSort(int[] arr) {
        int temp = 0;//临时变量
        boolean b = false;
        for(int i=0;i<arr.length-1;i++) {//一共须要进行arr.length-1次排序
            for(int j=0; j<arr.length-1-i;j++) {
                if(arr[j]>arr[j+1]) {
                    b=true;
                    temp=arr[j];
                    arr[j]=arr[j+1];
                    arr[j+1]=temp;
                }
            }
            //System.out.println("第"+(i+1)+"次冒泡。。。。。");
            //System.out.println(Arrays.toString(arr));
            if(!b) {
                break;
            }else {
                b=false;//重置为false，是由于已经有进行过排序
            }
        }
    }
}
//冒泡排序平均15秒

选择排序

每次排序都肯定出一个最小值

package sort;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Arrays;
import java.util.Date;

public class SelectSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[80000];
        for(int i=0;i<arr.length;i++) {
            //每循环一次就添加一个元素
            arr[i]=(int)(Math.random()*80000);
        }
        Date data1 = new Date();
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String dateStr = sdf.format(data1);
        System.out.println("开始时间"+dateStr);
        System.out.println("排序进行中........");
        selectSort(arr);
        Date data2 = new Date();
        String dateStr2 = sdf.format(data2);
        System.out.println("开始时间"+dateStr2);
        System.out.println("排序结束");
        //System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }
    //选择排序arr[0]=min
    public static void selectSort(int[] arr) {
        for(int i=0;i<arr.length-1;i++) {
            int minIndex = i;//假定最小索引为0
            int min = arr[i];//假定最小值是arr数组的0索引
            for(int j = 1+i;j<arr.length;j++) {
                if(min > arr[j]) {
                    min=arr[j];//重置最小值
                    minIndex=j;//重置最小值得索引 
                }
            }
            if(minIndex !=i) {//表示minIndex没有放生交换
                arr[minIndex] = arr[i+0];//101赋值给索引3
                arr[0+i] = min;//1赋值给索引0
            }
        }
    }
    
}
//选择排序平均3秒

插入排序

插入式排序属于内部排序法，是对于欲排序的元素以插入的方式找寻该元素的适当位置，已达到排序的目的

插入排序的思想：就是把一个数组当作两张表，一张表存放有序元素，一张表存放无序元素，有序表初始元素为arr[0],经过与arr[0]的比较来决定插入的位置，以此类推。

package sort;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Arrays;
import java.util.Date;

public class InsertSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[80000];
        for(int i=0;i<arr.length;i++) {
            //每循环一次就添加一个元素
            arr[i]=(int)(Math.random()*80000);
        }
        Date data1 = new Date();
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String dateStr = sdf.format(data1);
        System.out.println("开始时间"+dateStr);
        System.out.println("排序进行中........");
        insertSort(arr);
        Date data2 = new Date();
        String dateStr2 = sdf.format(data2);
        System.out.println("开始时间"+dateStr2);
        System.out.println("排序结束");
        //int arr[] = {3,9,-1,10,-2};
    }
    
    public static void insertSort(int[] arr) {
        for(int i = 1;i < arr.length; i++) {
            int insertVal = arr[i];
            int insertIndex = i-1;//i-1的意思是要把插入的数与前一个数比较
            //insertIndex >=0 防止越界
            //insertVal < arr[insertIndex])
            while(insertIndex >=0 && insertVal < arr[insertIndex]) {
                arr[insertIndex+1] = arr[insertIndex];//日后移
                insertIndex--;//继续与前面的数比较
            }
            if(insertIndex+1!=i) {
                arr[insertIndex+1] = insertVal;
            }
        }
    }
}
//平均时间5秒