用 Java 进行排序

在 Java 中，我们可以使用许多不同的算法进行排序。本文将介绍 Java 中的几种排序算法，并提供针对每种算法的代码示例。

冒泡排序

冒泡排序是一种简单的排序算法，它重复地遍历要排序的数列，一次比较两个元素，如果它们的顺序错误就把它们交换过来。遍历数列的工作是重复执行 n-1 次，其中 n 是数列的长度。进行遍历时，如果发现当前元素大于后一个元素，则交换这两个元素。

下面是使用 Java 实现的冒泡排序代码：

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

插入排序

插入排序是一种简单直观的排序算法。它的工作方式是构建一个有序序列，对于未排序的数据，在已排序的序列中从后向前扫描，找到相应的位置并插入。插入排序算法的时间复杂度为 O(n^2)。

下面是使用 Java 实现的插入排序代码：

public static void insertionSort(int[] arr) {
    int n = arr.length;
    for (int i = 1; i < n; i++) {
        int key = arr[i];
        int j = i - 1;

        /* 将大于 key 的元素移到其后面 */
        while (j >= 0 && arr[j] > key) {
            arr[j + 1] = arr[j];
            j = j - 1;
        }
        arr[j + 1] = key;
    }
}

选择排序

选择排序是一种简单直观的排序算法。它的工作方式是先找到序列中最小的元素，将其存放到序列的起始位置，然后再从剩余未排序的元素中继续寻找最小的元素，放到已排序序列的末尾。以此类推，直到所有元素均排序完毕。

下面是使用 Java 实现的选择排序代码：

public static void selectionSort(int[] arr) {
    int n = arr.length;

    /* 在数组中找到最小的元素并将其与第一个元素交换位置 */
    for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
        int min_idx = i;
        for (int j = i + 1; j < n; j++) {
            if (arr[j] < arr[min_idx]) {
                min_idx = j;
            }
        }

        /* 交换 arr[min_idx] 和 arr[i] */
        int temp = arr[min_idx];
        arr[min_idx] = arr[i];
        arr[i] = temp;
    }
}

快速排序

快速排序是一种高效的排序算法。它采用分治的思想，将原始数组拆分成较小的数组来进行排序。具体来说，它通过选定一个“基准”数，然后将数组中比基准数小的元素移到基准数前面，将比基准数大的元素移到基准数后面。接着，它对基准数两侧的数组递归地进行排序，直到整个序列有序为止。

下面是使用 Java 实现的快速排序代码：

public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
    if (low < high) {
        int pi = partition(arr, low, high);

        quickSort(arr, low, pi - 1);
        quickSort(arr, pi + 1, high);
    }
}

/* 将 arr[pivot] 放到正确的位置，小于 pivot 的元素在左边，大于 pivot 的元素在右边 */
public static int partition(int[] arr, int low, int high) {
    int pivot = arr[high];
    int i = (low - 1);
    for (int j = low; j < high; j++) {
        if (arr[j] < pivot) {
            i++;
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }

    int temp = arr[i + 1];
    arr[i + 1] = arr[high];
    arr[high] = temp;

    return i + 1;
}

归并排序

归并排序是一种高效的排序算法，它的时间复杂度为O(n log n)。它采用分治的思想，将原序列划分为较小的序列，并对每个子序列递归地应用合并排序方法。接着，它将排好序的子序列合并成一个大的有序序列。

下面是使用 Java 实现的归并排序代码：

public static void mergeSort(int[] arr, int l, int r) {
    if (l < r) {
        int m = (l + r) / 2;

        mergeSort(arr, l, m);
        mergeSort(arr, m + 1, r);

        merge(arr, l, m, r);
    }
}

public static void merge(int[] arr, int l, int m, int r) {
    int n1 = m - l + 1;
    int n2 = r - m;

    int[] L = new int[n1];
    int[] R = new int[n2];

    for (int i = 0; i < n1; ++i) {
        L[i] = arr[l + i];
    }
    for (int j = 0; j < n2; ++j) {
        R[j] = arr[m + 1 + j];
    }

    int i = 0, j = 0;

    int k = l;
    while (i < n1 && j < n2) {
        if (L[i] <= R[j]) {
            arr[k] = L[i];
            i++;
        } else {
            arr[k] = R[j];
            j++;
        }
        k++;
    }

    while (i < n1) {
        arr[k] = L[i];
        i++;
        k++;
    }

    while (j < n2) {
        arr[k] = R[j];
        j++;
        k++;
    }
}

以上是几种常见的排序算法。在写 Java 排序程序时，你应该先考虑每种算法的优劣性，然后选择最适合你应用的算法。