交换排序是另一种经常使用的内部排序策略，常见的算法有冒泡排序和快速排序，之所以把冒泡排序和快速排序归类为交换排序，是因为这两种算法的主要工作是不断的交换元素来达到排序的目的。
冒泡排序是最经典的交换排序，它的算法思想是：（假设数据存放在数组a[n]中）
1.比较a[0]和a[1]，如果a[0]>a[1]，则交换a[0]，a[1]，然后比较新的a[1]（可能是原来的a[0]）和a[2]，如果a[1]>a[2]，则交换 a[1]，a[2]，以此类推，直到a[n-2]和a[n-1]比较完毕，这样，a中的最大数就“沉底”了，即a[n-1]是数组a中的最大值。
2.从头开始继续第1步的操作，所不同的是本次比较到a[n-2]即可结束，这样数组a中的次大值就被交换到a[n-2]的位置。
3.以此比较n-1次，数组a就按照从小到大的顺序排好了。（也可以判断是否有交换发生，如果一趟比较没有发生交换，则表示数组a已经排好序）。
冒泡排序的java实现如下：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | public static void bubbleSort( int [] elements){ for ( int i = elements.length- 1 ; i > 0 ; i--){ for ( int j = 0 ; j < i;j++){ if (elements[j] > elements[j+ 1 ]){ swap(elements,j,j+ 1 ); //交换两个元素 } } } } private static void swap( int [] elements, int i, int j){ int temp = elements[i]; elements[i] = elements[j]; elements[j] = temp; } |
冒泡排序的实现较为简单，时间复杂度为O（n*n），空间复杂度为O（1）。
另一种经典的交换排序是快速排序，快速排序的效率很高，但是空间复杂度较大，因为快速排序使用了递归，而递归的实现需要一个栈。快速排序的算法思想是：（假设数据存放在数组a[n]中）
1.如果待比较的数组长度为0或者1，则不用比较，直接返回。
2.如果待比较的数组长度大于1，则随机的选择一个中枢值（centrum），然后分别从数组的两端开始遍历，并且把从左边遍历找到的大于centrum的元素和从右边遍历找到的小于centrum的元素进行交换，直到数组遍历完毕（即：左边遍历指针指向的索引大于或等于右边遍历指针指向的索引）。
3.交换中枢元素和右边遍历指针指向的元素，这样原来的数组以中枢元素为界分成了两个数组，且左边数组的元素都不大于中枢，右边数组的元素都不小于中枢，然后分别对两个子数组分别进行快速排序。
快速排序的java实现如下：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 | public static void quickSort( int [] elements, int begin, int end){ if (begin < end){ int centrum = elements[begin]; //选择第一个元素作为中枢 int front = begin+ 1 ; int back = end; while (front <= back){ while ((front <= end) && (elements[front] < centrum)) front++; while ((back >= begin) && (elements[back] > centrum)) back--; if (front < back){ swap(elements,front,back); } else { break ; } } if (begin < back) swap(elements,begin,back); quickSort(elements,begin,back- 1 ); quickSort(elements,back+ 1 ,end); } } private static void swap( int [] elements, int i, int j){ int temp = elements[i]; elements[i] = elements[j]; elements[j] = temp; } |