Java的串行排序与并行排序

Java提供了多种排序算法，其中包括串行排序和并行排序。串行排序是指一次只处理一个元素，按照指定的顺序逐个比较和交换元素位置。而并行排序是在多个线程的帮助下同时处理多个元素，以加快排序过程。

串行排序

1. 冒泡排序（Bubble Sort）

冒泡排序是一种简单粗暴的排序算法，它通过不断地交换相邻元素的位置来达到排序的目的。具体步骤如下：

public class BubbleSort {
    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]) {
                    // 交换相邻元素位置
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
    }
}

2. 插入排序（Insertion Sort）

插入排序的原理是将数组分为已排序和未排序两部分，每次将未排序的元素插入到已排序部分的合适位置。具体步骤如下：

public class InsertionSort {
    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;
            while (j >= 0 && arr[j] > key) {
                arr[j + 1] = arr[j];
                j--;
            }
            arr[j + 1] = key;
        }
    }
}

并行排序

并行排序利用多线程的并行执行能力，将排序任务划分为若干个子任务，每个子任务由一个线程处理。最后合并所有子任务的结果，即可得到完整的排序结果。

Fork/Join框架

Java中提供了Fork/Join框架来实现并行排序。Fork/Join框架通过将任务递归地拆分成更小的子任务，并将子任务合并成更大的任务，从而实现并行排序。

下面是一个使用Fork/Join框架实现的并行归并排序的示例：

public class MergeSort extends RecursiveAction {
    private int[] arr;
    private int low;
    private int high;

    public MergeSort(int[] arr, int low, int high) {
        this.arr = arr;
        this.low = low;
        this.high = high;
    }

    @Override
    protected void compute() {
        if (low < high) {
            int mid = (low + high) / 2;
            MergeSort leftSort = new MergeSort(arr, low, mid);
            MergeSort rightSort = new MergeSort(arr, mid + 1, high);
            invokeAll(leftSort, rightSort);
            merge(arr, low, mid, high);
        }
    }

    private void merge(int[] arr, int low, int mid, int high) {
        // 合并两个已排序的子数组
        // ...
    }
}

以上示例中，MergeSort类继承自RecursiveAction，表示它是一个可以被拆分为子任务的任务。compute()方法通过递归调用自身创建子任务，并使用invokeAll()方法同时执行子任务。最后，在合适的时机调用merge()方法将子任务的结果合并起来。

总结

Java提供了多种排序算法，可以根据实际需求选择串行排序或并行排序。串行排序适用于规模较小的数组，而并行排序可以充分利用多线程的优势，加速排序过程。同时，使用Java的Fork/Join框架可以方便地实现并行排序算法。