冒泡算法:
(对一些部分有序的数组,效率高)
时间复杂度:n^2;
一般入门时是这样写的:
int [] datas= new int[]{6,5,4,3,2,1};
for (int i=0;i<datas.length;i++){
for (int j=0;j<datas.length-1;j++){
if (datas[j]>datas[j+1]){
int minV=datas[j];
datas[j]=datas[j+1];
datas[j+1]=minV;
}
}
}
for (int data : datas) {
System.out.print(data+" ");
}
得道结果是12346;没问题;
但是加上打印每一步骤的结果值,发现还有些执行相同的
多次,导致浪费计算次数。于是想到了优化;
image.png
冒泡算法的优化:
优化1
1.首先是第二个for循环的总次数:
由打印的日志分析知道,每执行一次内层的循环一次,就可以将大的值给冒泡交换到最后面了。最大数,第一遍就给放到最后面了,因此可以不用再交换后面排好序的位置了。
由打印结果规律,归纳推导,发现外层遍历的下标刚好是内层循环排好序的个数。于是内层的遍历可以在后面便利的总数减去外层遍历下标。
2.内层循环遍历时,有一个最小比对值,需要频繁的申明,使用,再释放。因此可以放到最外面,两个循环的初始下标计量也可以放入外边统一声明。
于是得到如下:
int [] datas= new int[]{6,5,4,3,2,1};
int change,m=0,n;
for (;m<datas.length;m++){
n=0;
for (;n<datas.length-1;n++){
if (datas[n]>datas[n+1]){
change=datas[n];
datas[n]=datas[n+1];
datas[n+1]=change;
}
System.out.format("第 %d 遍的第%d 次交换:", m+1,n+1);
for(int count:datas) {
System.out.print(count+" ");
}
System.out.println();
}
System.out.format("第 %d 遍最终结果:", m+1);
for (int data : datas) {
System.out.print(data+" ");
}
System.out.println();
}
结果是:
image.png
发现最后的结果明显内循环每次都减少了次数。
优化2
但是如果数据是321456呐?
结果还是会走那么多次数,而且再有些步骤中就已经排好序了,可是外层循环还要继续排序。
image.png
于是,为了这个想去优化问题,我们可以设置一个标志位,用来表示当前第m趟是否有交换,如果有则要进行m+1 趟,如果没有,则说明当前数组已经完成排序。实现代码如下
int [] datas= new int[]{3,2,1,4,5,6};
int change,m=0,n;
boolean flag;
for (;m<datas.length;m++){
n=0;
flag=true;
for (;n<datas.length-1-m;n++){
if (datas[n]>datas[n+1]){
change=datas[n];
datas[n]=datas[n+1];
datas[n+1]=change;
//如果还有没排好序的,将标志位设置为false;
flag=false;
}
System.out.format("第 %d 遍的第%d 次交换:", m+1,n+1);
for(int count:datas) {
System.out.print(count+" ");
}
System.out.println();
}
System.out.format("第 %d 遍最终结果:", m+1);
for (int data : datas) {
System.out.print(data+" ");
}
System.out.println();
//如果没有要交换位置的,就证明排好序了,直接退出整个循环
if (flag){
return;
}
}
打印结果:
image.png
发现好多了,少外层的两次循环。
优化3
但是还有一个问题,就是上图中,明明第二次遍历,第一次的交换就已经完成了,但是后面还要继续交换,造成了一定的时间浪费。
对于这种问题,我们可以想到一个解决方案,利用一个标志位,记录一下当前第m趟所交换的最后一个位置的下标,在进行第m+1 趟的时候,只需要内循环到这个下标的位置就可以了,因为后面位置上的元素在上一趟中没有换位,这一次也不可能会换位置了。基于这个规律,我们可以进一步优化我们的代码:
int [] datas= new int[]{3,2,1,4,5,6};
int change,m=0,n,changelen=datas.length-1,tempIndex=0;
boolean flag;
for (;m<datas.length;m++){
n=0;
flag=true;
for (;n<changelen;n++){
if (datas[n]>datas[n+1]){
change=datas[n];
datas[n]=datas[n+1];
datas[n+1]=change;
//如果还有没排好序的,将标志位设置为false;
flag=false;
tempIndex=n;
}
System.out.format("第 %d 遍的第%d 次交换:", m+1,n+1);
for(int count:datas) {
System.out.print(count+" ");
}
System.out.println();
}
changelen=tempIndex;
System.out.format("第 %d 遍最终结果:", m+1);
for (int data : datas) {
System.out.print(data+" ");
}
System.out.println();
//如果没有要交换位置的,就证明排好序了,直接退出整个循环
if (flag){
return;
}
}
打印结果:
优化三
从打印输出来看,明显减少了很多不必要的计算。比原来的更加优良,减少了时间复杂度。
选择排序:
(适用于无序不重复的数列)
时间复杂度:n^2;
原理:
第一次从待排序的数据元素中选出最小(或最大)的一个元素,存放在序列的起始位置,然后再从剩余的未排序元素中寻找到最小(大)元素,然后放到已排序的序列的末尾。以此类推,直到全部待排序的数据元素的个数为零。选择排序是不稳定的排序方法。
代码:
public void selectSort(){
int change,m=0,n;
int [] datas= new int[]{8,1,48,92,12,77,66,6};
for (;m<datas.length;m++){
change=datas[m];
for (n=m+1;n<datas.length;n++){
if (datas[n]<change){
change=datas[n];
datas[n]=datas[m];
datas[m]=change;
}
}
}
for (int data : datas) {
System.out.print(data+" ");
}
}
打印结果:
1 6 8 12 48 66 77 92 ;
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