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Java的Arrays.sort()方法排序算法实例介绍

java 来源:互联网 作者:秩名 发布时间:2022-02-02 21:04:08 人浏览
摘要

暂时网上看过很多JDK8中Arrays.sort的底层原理,有些说是插入排序,有些说是归并排序,也有说大于域值用计数排序法,否则就使用插入排序。。。其实不全对。让我们分析个究竟: 1

暂时网上看过很多JDK8中Arrays.sort的底层原理,有些说是插入排序,有些说是归并排序,也有说大于域值用计数排序法,否则就使用插入排序。。。其实不全对。让我们分析个究竟:

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// Use Quicksort on small arrays

if (right - left < QUICKSORT_THRESHOLD)

{

       //QUICKSORT_THRESHOLD = 286

        sort(a, left, right, true);

        return;

 }

  数组一进来,会碰到第一个阀值QUICKSORT_THRESHOLD(286),注解上说,小过这个阀值的进入Quicksort (快速排序),其实并不全是,点进去sort(a, left, right, true);方法:

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// Use insertion sort on tiny arrays

if (length < INSERTION_SORT_THRESHOLD)

{

    if (leftmost)

    {

        ......

  点进去后我们看到第二个阀值INSERTION_SORT_THRESHOLD(47),如果元素少于47这个阀值,就用插入排序,往下看确实如此:

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/*

 * Traditional (without sentinel) insertion sort,

 * optimized for server VM, is used in case of

 * the leftmost part.

 */

for (int i = left, j = i; i < right; j = ++i)

{

     int ai = a[i + 1];

     while (ai < a[j])

     {

          a[j + 1] = a[j];

          if (j-- == left)

          {

               break;

           }

      }

      a[j + 1] = ai;

元素少于47用插入排序

  至于大过INSERTION_SORT_THRESHOLD(47)的,用一种快速排序的方法:

  1.从数列中挑出五个元素,称为 “基准”(pivot);

  2.重新排序数列,所有元素比基准值小的摆放在基准前面,所有元素比基准值大的摆在基准的后面(相同的数可以到任一边)。在这个分区退出之后,该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区(partition)操作;

  3.递归地(recursive)把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。

快速排序(Quick Sort)

  这是少于阀值QUICKSORT_THRESHOLD(286)的两种情况,至于大于286的,它会进入归并排序(Merge Sort),但在此之前,它有个小动作:

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// Check if the array is nearly sorted

    for (int k = left; k < right; run[count] = k) {        if (a[k] < a[k + 1]) { // ascending

            while (++k <= right && a[k - 1] <= a[k]);

        } else if (a[k] > a[k + 1]) { // descending

            while (++k <= right && a[k - 1] >= a[k]);            for (int lo = run[count] - 1, hi = k; ++lo < --hi; ) {                int t = a[lo]; a[lo] = a[hi]; a[hi] = t;

            }

        } else { // equal

            for (int m = MAX_RUN_LENGTH; ++k <= right && a[k - 1] == a[k]; ) {                if (--m == 0) {

                    sort(a, left, right, true);                    return;

                }

            }

        }        /*

         * The array is not highly structured,

         * use Quicksort instead of merge sort.

         */

        if (++count == MAX_RUN_COUNT) {

            sort(a, left, right, true);            return;

        }

    }

  这里主要作用是看他数组具不具备结构:实际逻辑是分组排序,每降序为一个组,像1,9,8,7,6,8。9到6是降序,为一个组,然后把降序的一组排成升序:1,6,7,8,9,8。然后最后的8后面继续往后面找。

  每遇到这样一个降序组,++count,当count大于MAX_RUN_COUNT(67),被判断为这个数组不具备结构(也就是这数据时而升时而降),然后送给之前的sort(里面的快速排序)的方法(The array is not highly structured,use Quicksort instead of merge sort.)

  如果count少于MAX_RUN_COUNT(67)的,说明这个数组还有点结构,就继续往下走下面的归并排序。

总结:

  从上面分析,Arrays.sort并不是单一的排序,而是插入排序,快速排序,归并排序三种排序的组合,为此我画了个流程图:

  O(nlogn)只代表增长量级,同一个量级前面的常数也可以不一样,不同数量下面的实际运算时间也可以不一样。

  数量非常小的情况下(就像上面说到的,少于47的),插入排序等可能会比快速排序更快。 所以数组少于47的会进入插入排序。

  快排数据越无序越快(加入随机化后基本不会退化),平均常数最小,不需要额外空间,不稳定排序。

  归排速度稳定,常数比快排略大,需要额外空间,稳定排序。

  所以大于或等于47或少于286会进入快排,而在大于或等于286后,会有个小动作:“// Check if the array is nearly sorted”。这里第一个作用是先梳理一下数据方便后续的归并排序,第二个作用就是即便大于286,但在降序组太多的时候(被判断为没有结构的数据,The array is not highly structured,use Quicksort instead of merge sort.),要转回快速排序。


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