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介绍java中的常见排序算法
发布时间:2024-01-20 01:03
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Java中的排序算法主要包括以下几种:

  1. 冒泡排序(Bubble Sort)
  2. 选择排序(Selection Sort)
  3. 插入排序(Insertion Sort)
  4. 快速排序(Quick Sort)
  5. 归并排序(Merge Sort)
  6. 堆排序(Heap Sort)

下面分别进行详细介绍。

1.冒泡排序(Bubble Sort) 冒泡排序是一种简单的排序算法,它通过不断交换相邻两个元素的位置,使得每次遍历结束后最大的元素被放在了最后面。时间复杂度为$O(n^2)$。

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]){
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j+1];
                arr[j+1] = temp;
            }
        }
    }
}

2.选择排序(Selection Sort) 选择排序也是一种简单的排序算法,它每次找出未排序部分中最小的元素,然后将其放在已排序部分的末尾。时间复杂度为$O(n^2)$。

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

3.插入排序(Insertion Sort) 插入排序也是一种简单的排序算法,它将未排序部分的第一个元素插入到已排序的部分中的正确位置上。时间复杂度为$O(n^2)$。

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

4.快速排序(Quick Sort) 快速排序是一种高效的排序算法,它基于分治思想,将问题分解为多个子问题。它每次选择一个基准元素将待排序的数组分为两个子数组,小于基准的放在左边,大于等于基准的放在右边,然后对两个子数组进行递归调用。时间复杂度为$O(nlogn)$。

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

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

5.归并排序(Merge Sort) 归并排序也是一种高效的排序算法,它基于分治思想,将待排序的数组分成两个子数组,然后对子数组进行排序,最后将两个子数组进行归并。时间复杂度为$O(nlogn)$。

public static 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 static void merge(int[] arr, int left, int mid, int right){
    int[] temp = new int[right - left + 1];
    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 x = 0; x < temp.length; x++){
        arr[left + x] = temp[x];
    }
}

6.堆排序(Heap Sort) 堆排序是一种高效的排序算法,它基于堆结构,将待排序的数组构建成大根堆或小根堆,然后将堆顶元素与末尾元素进行交换,并重新构建堆,重复以上步骤直到整个数组有序。时间复杂度为$O(nlogn)$。

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

private static void adjustHeap(int[] arr, int i, int n){
    int temp = arr[i];
    for(int j = 2*i+1; j < n; j = 2*j+1){
       if(j + 1 < n && arr[j] < arr[j+1]){
           j++;
       }
       if(arr[j] > temp){
           arr[i] = arr[j];
           i = j;
       }else{
           break;
       }
    }
    arr[i] = temp;
}