Java数组排序

在Java中，数组排序是一个重要的算法。在实际开发中，我们经常需要对数组进行排序来满足业务需求。Java中提供了多种排序方式，包括冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序、归并排序等。下面将对这些排序方式进行详细介绍。

一、冒泡排序

冒泡排序是一种简单的排序算法。它重复地遍历数组，比较相邻的元素，如果它们的顺序错误就把它们交换过来。经过一轮遍历之后，最大的元素就会经过交换沉到数组末尾，然后再对剩余元素进行遍历。

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

冒泡排序的时间复杂度为 O(n^2)。

二、选择排序

选择排序的思想是每次在待排序的元素中选出一个最小的元素，然后再把它放在已排好序的序列的末尾。它的内部循环实现采用的是打擂台的方法，即先假设当前元素是最小的，然后与其它元素进行比较，找到最小的元素后再进行交换。

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

选择排序的时间复杂度也为 O(n^2)。

三、插入排序

插入排序的思想是依次将每个元素插入到已排好序的序列中。它的内部循环实现采用的是类似于打扑克牌的方法，即每次从未排序的元素中抽取一个，与已排好序的元素依次比较后找到自己的位置插入。

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

插入排序的时间复杂度为 O(n^2)。

四、快速排序

快速排序是一种基于分治思想的排序算法，它实现的基本思路是选取一个基准元素（比如第一个元素），然后将数组划分为两个部分，一部分是所有小于等于基准元素的元素，另一部分是所有大于基准元素的元素。然后对这两个部分分别进行递归调用，直到数组大小为 1 时终止递归。

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

public static int partition(int[] arr, int left, int right) {
    int pivot = arr[left];
    while (left < right) {
        while (left < right && arr[right] >= pivot) {
            right--;
        }
        arr[left] = arr[right];
        while (left < right && arr[left] <= pivot) {
            left++;
        }
        arr[right] = arr[left];
    }
    arr[left] = pivot;
    return left;
}
    

快速排序的时间复杂度为 O(nlogn)。

五、归并排序

归并排序是一种基于分治思想的排序算法，它将待排序的序列不断分成两半，直到每个子序列只有一个元素，然后将这些子序列两两合并并排序，直到整个序列完成排序。

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

public static void merge(int[] arr, int left, int mid, int right, int[] temp) {
    int i = left, j = mid + 1, 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++];
    }
    k = 0;
    while (left <= right) {
        arr[left++] = temp[k++];
    }
}
    

归并排序的时间复杂度也为 O(nlogn)。