知识点
- stacks and queues
- 选择排序
- 插入排序
- 希尔排序
Stacks and queues
- 栈是在先进后出,push和pop的操作在同一端(LIFO,last in first out)
- 队列是先进先出,操作在两端(FIFO, first in first out)
通常栈跟队列都是用数组实现的,数组空时最好要减少数组的长度,通常缩小为四分一,数组满时扩容,扩充一倍。一般是根据需要再建个数组(扩容或缩小长度都应该是已知的了),然后再把值赋进去就可以了。
排序
Java中实现排序通常是使用接口,通常实现Comparable,这个接口有个compareTo的方法,具体可以看下面Date对象的源码,Date之所以可以比较大小是因为Date类实现了Comparable,并且实现了compareTo方法
public class Date
implements java.io.Serializable, Cloneable, Comparable<Date>
{
public int compareTo(Date anotherDate) {
long thisTime = getMillisOf(this);
long anotherTime = getMillisOf(anotherDate);
return (thisTime<anotherTime ? -1 : (thisTime==anotherTime ? 0 : 1));
}
}
所以要一个可控制比较大小的类就是让其实现Comparable.
还可以定义一些常用的方法
private static boolean less(Comparable v, Comparable w) {
return v.compareTo(w) < 0;
}
private static void exch(Comparable[] a, int i, int j){
Comparable swap = a[i];
a[i] = a[j];
a[j] = swap;
}
Selection sort,选择排序
选择排序用通俗的话讲就是从左到右扫描一遍,每次拿最左边的元素和右边的所有元素中最小的那个调换位置。第一次和左边第一位换,第二次和左边第二位换,直到整个数组排序
举例说明:5,7,8,6,2,1
第一次排序:1,7,8,6,2,5; 5和1换
第二次排序:1,2,8,6,7,5; 7和2换
第三次排序:1,2,5,6,7,8; 8和5换
第四次排序:1,2,5,6,7,8; 无交换就扫描6,7,8
第五次排序:1,2,5,6,7,8; 无交换就扫描7,8
第六次排序:1,2,5,6,7,8; 无交换就扫描8
这样很明显了,假设数组长度为N,第一次扫描N-1,第二次N-2,。。。,+1+0~
选择排序是多比较少交换
public static void sort(Comparable[] a) {
int N = a.length;
for(int i=0; i<N; i++) {
int min = i;
for(int j=i+1; j<N; j++) {
if(less(a[j], a[min])) min = j;
}
exch(a, i, min);
}
}
Insertion sort,插入排序
插入排序的算法效率大概是~
插入排序也是从左到右扫描,他保证当前索引左边的数组是有序的
举例说明:5,7,8,6,2,1
当前index 1对应元素7: 5,7,8,6,2,1
当前index 2对应元素8: 5,7,8,6,2,1
当前index 3对应元素6: 5,7,6,8,2,1 ; 5,6,7,8,2,1
当前index 4对应元素2: 5,6,7,2,8,1 ; 5,6,2,7,8,1 ; 5,2,6,7,8,1 ; 2,5,6,7,8,1
当前index 5对应元素1: 2,5,6,7,1,8 ; 2,5,6,1,7,8 ; 2,5,1,6,7,8 ; 2,1,5,6,7,8 ; 1,2,5,6,7,8
插入排序对于小规模数据或大规模但基本有序的数据效果不错
对于随机排列的长度为N且主键不重复的数组,平均情况下插入排序需要次比较以及次交换。最坏情况下需要次比较和次交换,最好情况下需要N-1次比较和0次交换
public static void sort(Comparable[] a) {
int N = a.length;
for(int i=0; i<N; i++) {
for(int j=i; j>0; j--) {
if(less(a[j], a[j-1]))
exch(a, j, j-1);
else
break;
}
}
}
希尔排序,shell sort
希尔排序的出发点是插入排序,对于中等规模的数据性能还不错,具有很强的实用性
它把较大的数据集合分割成若干个小组,然后对每一个小组分别进行插入排序,此时插入排序所作用的数据量比较小,插入效率比较高,同时因为每个分组进入插入排序虽然整体未必是有序的,但是可以说是整体部分有序,这又提高了效率,通常用于嵌入式系统或者硬件排序类的系统或中等规模的数组,因为实现它只需要很少的代码
public static void sort(Comparable[] a) {
int n=a.length;
int h=1;
while(h < n/3) h = 3*h + 1;//1,4,13,40,121
while(h >=1) {
//h-sort the array
for(int i=h; i<n; i++){
for(int j=i; j>=h && less(a[j], a[j-h]); j -= h) {
exch(a, j, j-h);
}
}
h /= 3;
}
}