Java 7大常见排序方法实例详解

Java 7大常见排序方法实例详解

排序算法是计算机科学中的重要技能之一，Java为开发者提供了多种常见的排序方法，本文将介绍Java 7大常见排序方法并提供详细的示例说明。

1. 冒泡排序（Bubble Sort）

冒泡排序是最简单的排序算法之一，它的思想是依次比较相邻的两个元素，如果前面的元素比后面的元素大，则交换这两个元素的位置，通过多次比较和交换，将最大的元素不断移到最后面，直到排序完成。下面是用Java实现的冒泡排序算法示例代码：

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

示例说明：通过冒泡排序算法对数组进行升序排序，时间复杂度为O(n^2)。

2. 选择排序（Selection Sort）

选择排序是一种简单的排序算法，它的思想是每一次从待排序的数据元素中选出最小（或最大）的一个元素，存放到序列的起始位置，然后再从剩余的未排序元素中继续寻找最小（或最大）元素，依次类推，直到全部排序完毕。下面是用Java实现的选择排序算法示例代码：

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

示例说明：通过选择排序算法对数组进行升序排序，时间复杂度为O(n^2)。

3. 插入排序（Insertion Sort）

插入排序是一种简单排序算法，它的想法是不断将元素插入到已排序的数据中，初始时认为第一个数是已排序的数据，再把下一个数插入已排序好的数列中，直到插完所有的数为止。下面是用Java实现的插入排序算法示例代码：

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

示例说明：通过插入排序算法对数组进行升序排序，时间复杂度为O(n^2)。

4. 希尔排序（Shell Sort）

希尔排序是一种基于插入排序的排序算法，它的思想是将数组划分为若干个小组进行插入排序，通过缩小增量的方式不断缩短排序时间，直到增量为1时，算法结束。下面是用Java实现的希尔排序算法示例代码：

public void shellSort(int[] arr) {
    int len = arr.length;
    int gap = len / 2;
    while (gap > 0) {
        for (int i = gap; i < len; i++) {
            int j = i;
            while (j >= gap && arr[j] < arr[j - gap]) {
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j - gap];
                arr[j - gap] = temp;
                j -= gap;
            }
        }
        gap /= 2;
    }
}

示例说明：通过希尔排序算法对数组进行升序排序，时间复杂度为O(n log n)。

5. 归并排序（Merge Sort）

归并排序是一种高效的排序算法，它的思想是将一个数组分成两个子数组，然后将两个子数组排序，最后将排序好的两个子数组合并成一个有序数组。下面是用Java实现的归并排序算法示例代码：

public void mergeSort(int[] arr, int left, int right) {
    if (left < right) {
        int mid = (left + right) / 2;
        mergeSort(arr, left, mid);
        mergeSort(arr, mid + 1, right);
        merge(arr, left, mid, right);
    }
}

private void merge(int[] arr, int left, int mid, int right) {
    int[] temp = new int[arr.length];
    int i = left;
    int j = mid + 1;
    int k = 0;
    while (i <= mid && j <= right) {
        if (arr[i] < arr[j]) {
            temp[k++] = arr[i++];
        } else {
            temp[k++] = arr[j++];
        }
    }
    while (i <= mid) {
        temp[k++] = arr[i++];
    }
    while (j <= right) {
        temp[k++] = arr[j++];
    }
    for (int p = 0; p < k; p++) {
        arr[left + p] = temp[p];
    }
}

示例说明：通过归并排序算法对数组进行升序排序，时间复杂度为O(n log n)。

6. 快速排序（Quick Sort）

快速排序是一种高效的排序算法，它的思想是通过一趟排序将待排序列分成独立的两部分，其中左边部分所有元素都小于右边部分的所有元素，然后分别递归左右两部分的元素，直到整个序列有序。下面是用Java实现的快速排序算法示例代码：

public void quickSort(int[] arr, int left, int right) {
    if (left < right) {
        int partitionIndex = partition(arr, left, right);
        quickSort(arr, left, partitionIndex - 1);
        quickSort(arr, partitionIndex + 1, right);
    }
}

private int partition(int[] arr, int left, int right) {
    int pivot = left;
    int index = pivot + 1;
    for (int i = index; i <= right; i++) {
        if (arr[i] < arr[pivot]) {
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[index];
            arr[index] = temp;
            index++;
        }
    }
    int temp = arr[pivot];
    arr[pivot] = arr[index - 1];
    arr[index - 1] = temp;
    return index - 1;
}

示例说明：通过快速排序算法对数组进行升序排序，时间复杂度为O(n log n)。

7. 堆排序（Heap Sort）

堆排序是一种树形选择排序，它的思想是将待排序序列构造成一个堆，堆顶元素是最大或最小元素，然后将堆顶元素与序列末尾元素交换位置，对剩余的序列重新构建堆，依次进行，直到整个序列有序。下面是用Java实现的堆排序算法示例代码：

public void heapSort(int[] arr) {
    int len = arr.length;
    for (int i = len / 2 - 1; i >= 0; i--) {
        heapify(arr, len, i);
    }
    for (int i = len - 1; i > 0; i--) {
        int temp = arr[0];
        arr[0] = arr[i];
        arr[i] = temp;
        heapify(arr, i, 0);
    }
}

private void heapify(int[] arr, int len, int i) {
    int largest = i;
    int l = 2 * i + 1;
    int r = 2 * i + 2;
    if (l < len && arr[l] > arr[largest]) {
        largest = l;
    }
    if (r < len && arr[r] > arr[largest]) {
        largest = r;
    }
    if (largest != i) {
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[largest];
        arr[largest] = temp;
        heapify(arr, len, largest);
    }
}

示例说明：通过堆排序算法对数组进行升序排序，时间复杂度为O(n log n)。