Java で実装される一般的なソート アルゴリズムの詳細な説明

並べ替えアルゴリズムはコンピューター サイエンスの重要な概念であり、多くのアプリケーションの中核部分です。日常生活や仕事では、リストの並べ替え、値の並べ替えなど、データを並べ替える必要があることがよくあります。 Java は広く使用されているプログラミング言語として、多くの組み込みソート アルゴリズムを提供します。この記事では、Java で実装される一般的な並べ替えアルゴリズムについて詳しく説明します。

1. バブル ソート

バブル ソートは、最も単純ですが最も遅いソート アルゴリズムの 1 つです。配列全体を反復処理し、隣接する要素を比較し、より大きな値を段階的に右に移動し、最終的に最大の要素を配列の末尾に移動します。このプロセスは、泡が水の底から水面に上昇するプロセスに似ているため、バブルソートと呼ばれます。

次は、Java で実装されたバブル ソート アルゴリズムです:

public static void bubbleSort(int[] arr) {
    int n = arr.length;
    for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
        for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
    }
}

時間計算量: O(n^2)

2. 選択ソート

Selection sort は、ソートされていない最小の要素を継続的に選択し、ソートされた部分の最後に移動する、もう 1 つの単純なソート アルゴリズムです。選択ソートはバブル ソートに似ていますが、反復ごとに要素を定期的に交換する必要がないため、処理が高速になります。

Java で実装された選択ソート アルゴリズムは次のとおりです:

public static void selectionSort(int[] arr) {
    int n = arr.length;
    for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
        int min = i;
        for (int j = i + 1; j < n; j++) {
            if (arr[j] < arr[min]) {
                min = j;
            }
        }
        int temp = arr[min];
        arr[min] = arr[i];
        arr[i] = temp;
    }
}

時間計算量: O(n^2)

3. 挿入ソート

挿入sort はより効率的な並べ替えアルゴリズムであり、並べ替えられた配列内の位置を見つけて、並べ替えられていない要素を正しい位置に挿入します。挿入ソートはスワップが少ないため、小さいデータ セットに適しています。

Java で実装された挿入ソート アルゴリズムは次のとおりです:

public static void insertionSort(int[] arr) {
    int n = arr.length;
    for (int i = 1; i < n; i++) {
        int key = arr[i];
        int j = i - 1;
        while (j >= 0 && arr[j] > key) {
            arr[j + 1] = arr[j];
            j--;
        }
        arr[j + 1] = key;
    }
}

時間計算量: O(n^2)

4. クイック ソート (クイック ソート)

クイック ソートは、分割統治の考え方を使用して配列を小さなサブ配列に分割し、再帰によってサブ配列をソートし、それらをマージして最終的なソート結果を形成する効率的なソート アルゴリズムです。クイックソートの鍵は、中央の要素を選択し、サイズ順にソートすることです。

次は、Java で実装されたクイック ソート アルゴリズムです:

public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
    if (low < high) {
        int pi = partition(arr, low, high);
        quickSort(arr, low, pi - 1);
        quickSort(arr, pi + 1, high);
    }
}

public static int partition(int[] arr, int low, int high) {
    int pivot = arr[high];
    int i = low - 1;
    for (int j = low; j < high; j++) {
        if (arr[j] < pivot) {
            i++;
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }
    int temp = arr[i + 1];
    arr[i + 1] = arr[high];
    arr[high] = temp;
    return i + 1;
}

時間計算量: O(n log n)

5. マージ ソート (マージ ソート)

マージソートは、分割統治の考え方を使用して配列を小さなサブ配列に分割し、それらを 1 つずつソートおよびマージして最終的なソート結果を生成するもう 1 つの一般的なソート アルゴリズムです。マージ ソートは一般にクイック ソートよりも遅くなりますが、より安定しています。

次は Java で実装されたマージ ソート アルゴリズムです:

public static void mergeSort(int[] arr, int l, int r) {
    if (l < r) {
        int m = (l + r) / 2;
        mergeSort(arr, l, m);
        mergeSort(arr, m + 1, r);
        merge(arr, l, m, r);
    }
}

public static void merge(int[] arr, int l, int m, int r) {
    int n1 = m - l + 1;
    int n2 = r - m;
    int[] L = new int[n1];
    int[] R = new int[n2];
    for (int i = 0; i < n1; i++) {
        L[i] = arr[l + i];
    }
    for (int j = 0; j < n2; j++) {
        R[j] = arr[m + j + 1];
    }
    int i = 0, j = 0;
    int k = l;
    while (i < n1 && j < n2) {
        if (L[i] <= R[j]) {
            arr[k] = L[i];
            i++;
        } else {
            arr[k] = R[j];
            j++;
        }
        k++;
    }
    while (i < n1) {
        arr[k] = L[i];
        i++;
        k++;
    }
    while (j < n2) {
        arr[k] = R[j];
        j++;
        k++;
    }
}

時間計算量: O(n log n)

結論

上記は一般的ですJava ソート アルゴリズムとその実装の詳細。バブル ソートと選択ソートは単純ですが、時間がかかります。挿入ソートは高速で小規模なデータ セットに適しています。クイック ソートは高速ですが不安定です。マージ ソートは安定していますが低速です。実際に使用する場合は、さまざまなデータサンプルと実際のニーズに基づいて選択する必要があります。

以上がJava で実装される一般的なソート アルゴリズムの詳細な説明の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。