受软件工程“最简单的即最好的”思想的影响,某一直对算法这些东西不感冒,然后随着编程的深入,觉得有必要好好整理、学习一下这方面的知识了。毕竟算法是基础。下面针对三种最常见的O(N*N)时间复杂度的算法进行了测试,顺便分析一下它们的性能,以便加深理解。(MergeSort是归并排序,用来参考)
测试代码为:
public static void main(String[] args) {
int length = 100000;
testInsertSort(length);
testInsertSortWhenSorted(length);
testSelectSort(length);
testSelectSortWhenSorted(length);
testMergeSort(length);
testMergeSortWhenSorted(length);
testBubbleSort(length);
testBubbleSortWhenSorted(length);
//testInsertSortRecu(length);
//testInsertSortRecuWhenSorted(length);
}
public static void testInsertSort(int length){
int[] array = SortUtil.createArray(length);
SortUtil.printArray(array);
long l1 = System.currentTimeMillis();
SortUtil.insertSort(array);
long l2 = System.currentTimeMillis();
System.out.println("InsertSort time takes " + (l2 - l1) + " ms");
SortUtil.printArray(array);
}
public static void testInsertSortWhenSorted(int length){
int[] array = SortUtil.createArray(length);
SortUtil.mergeSort(array, 0, length -1);
SortUtil.printArray(array);
long l1 = System.currentTimeMillis();
SortUtil.insertSort(array);
long l2 = System.currentTimeMillis();
System.out.println("InsertSortWhenSorted time takes " + (l2 - l1) + " ms");
SortUtil.printArray(array);
}
其中的array中的元素都是Java的Math.random()随机产生的,范围在0至1000以内。
数组长度为:1000
InsertSort time takes 0 ms
InsertSortWhenSorted time takes 0 ms
SelectSort time takes 0 ms
testSelectSortWhenSorted time takes 0 ms
MergeSort time takes 0 ms
MergeSortWhenSorted time takes 0 ms
BubbleSort time takes 15 ms
BubbleSortWhenSorted time takes 0 ms
数组长度为:10000
InsertSort time takes 63 ms
InsertSortWhenSorted time takes 0 ms
SelectSort time takes 109 ms
testSelectSortWhenSorted time takes 109 ms
MergeSort time takes 0 ms
MergeSortWhenSorted time takes 0 ms
BubbleSort time takes 250 ms
BubbleSortWhenSorted time takes 0 ms
数组长度为:100000
InsertSort time takes 5453 ms
InsertSortWhenSorted time takes 0 ms
SelectSort time takes 11000 ms
testSelectSortWhenSorted time takes 11047 ms
MergeSort time takes 15 ms
MergeSortWhenSorted time takes 16 ms
BubbleSort time takes 25250 ms
BubbleSortWhenSorted time takes 0 ms
再来一次数组长度为:100000
InsertSort time takes 5454 ms
InsertSortWhenSorted time takes 0 ms
SelectSort time takes 11031 ms
testSelectSortWhenSorted time takes 11031 ms
MergeSort time takes 32 ms
MergeSortWhenSorted time takes 16 ms
BubbleSort time takes 25172 ms
BubbleSortWhenSorted time takes 0 ms
数组长度为:5000000
InsertSortWhenSorted time takes 15 ms
BubbleSortWhenSorted time takes 16 ms
总结一下:
1,虽然这三种排序的时间复杂度都是O(n*n),但是还是有区别的。
2,数组无序情况下,插入排序最快,选择排序次之,冒泡最慢。选择排序的时间复杂度就是O(n*n),而插入排序最坏的情况是O(n*n),所以平均下来只有它的一半。而冒泡排序因为移动数据较多,所以时间消耗更大
3,数组有序情况下,冒泡(这里加上了哨兵判断,数组不移动时提前跳出循环)和插入排序(时间复杂度是O(n))都比较快。而选择排序则没什么影响。
主要实现代码参考:
public static int[] createArray(int length) {
int[] array = new int[length];
for (int index = 0; index < length; index++) {
array[index] = (int) (Math.random() * 1000 + Math.random() * 100 +Math.random() * 10);
}
return array;
}
public static void insertSort(int[] array) {
for (int i = 1; i < array.length; i++) {
int key = array[i];
int j = i - 1;
for (; j > -1 && key < array[j]; j--) {
array[j + 1] = array[j];
}
array[j + 1] = key;
}
}
public static void selectSort(int[] array) {
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
int min = i;
for (int j = i; j < array.length; j++) {
if (array[min] < array[j]) {
min = j;
}
}
if (min != i) {
int temp = array[i];
array[i] = array[min];
array[min] = temp;
}
}
}
public static void mergeSort(int[] array, int begin, int end) {
if (end > begin) {
int sep = (begin + end) / 2;
mergeSort(array, begin, sep);
mergeSort(array, sep + 1, end);
merge(array, begin, sep, end);
}
}
private static void merge(int[] array, int begin, int sep, int end) {
int[] left = new int[sep - begin + 1];
int[] right = new int[end - sep];
System.arraycopy(array, begin, left, 0, sep - begin + 1);
System.arraycopy(array, sep + 1, right, 0, end - sep);
int i = 0, j = 0;
// Copy left or right array to the array
while (i < left.length && j < right.length) {
if (left[i] <= right[j]) {
array[begin + i + j] = left[i];
i++;
} else {
array[begin + i + j] = right[j];
j++;
}
}
// If left array has more elements
if (i < left.length) {
System.arraycopy(left, i, array, begin + i + j, left.length - i);
} else if (j < right.length) { // If right array has more elements
System.arraycopy(right, j, array, begin + i + j, right.length - j);
}
}
public static void bubbleSort(int[] array) {
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
boolean isSorted = true;
for (int j = 0; j < array.length - i - 1; j++) {
int temp;
if (array[j] > array[j + 1]) {
isSorted = false;
temp = array[j];
array[j] = array[j + 1];
array[j + 1] = temp;
}
}
if(isSorted){
break;
}
}
}
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