Java排序算法简介

一、Java排序算法

• 1. 什么是排序算法
     排序算法是一种计算机算法，用于将一组数据按特定顺序排列。它们可以根据一个或多个关键字对数据进行排序，以便更容易查找和比较。常见的排序算法包括冒泡排序、快速排序、插入排序、选择排序、归并排序和堆排序。
• 2. Java中常用的排序算法
     a. 冒泡排序
     冒泡排序是一种简单的排序算法，它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。
     b. 选择排序
     选择排序是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是：首先在未排序序列中找到最小（大）元素，存放到排序序列的起始位置，然后，再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素，然后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。, index=0, logprobs=null, finishReason=stop)
     c. 插入排序
     将一个记录插入到已排序好的有序表中，从而得到一个新的记录数增1的有序表。
     具体算法描述如下：

1. 从第一个元素开始，该元素可以认为已经被排序

2. 取出下一个元素，在已经排序的元素序列中从后向前扫描

3. 如果该元素（已排序）大于新元素，将该元素移到下一位置

4. 重复步骤3，直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置

5. 将新元素插入到该位置后

6. 重复步骤2~5
   d. 希尔排序
   希尔排序（Shell Sort）是插入排序的一种又称“缩小增量排序”（Diminishing Increment Sort），是直接插入排序算法的一种更高效的改进版本。希尔排序是非稳定排序算法。
   该方法因DL．Shell于1959年提出而得名。希尔排序是把记录按下标的一定增量分组，对每组使用直接插入排序算法排序；随着增量逐渐减少，每组包含的关键词越来越多，当增量减至1时，整个文件恰被分成一组，算法便终止。
   希尔排序的基本思想是：先将整个待排序的记录序列分割成为若干子序列分别进行直接插入排序，待整个序列中的记录“基本有序”时，再对全体记录进行依次直接插入排序。
   e. 快速排序
   快速排序是一种分治算法，它将一个数组分成两个子数组，将两个子数组分别排序，然后将它们合并起来，从而得到一个有序的数组。
   快速排序的基本思想是：通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小，然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。
   f. 归并排序
   归并排序（Merge Sort）是一种分治算法，它将一个大的排序任务分割成若干个小的子任务，然后将子任务分别排序，最后将排序好的子任务合并成一个完整的排序任务。
   归并排序的基本思想是：

7. 将待排序的序列分成若干个子序列，每个子序列是有序的；

8. 将这些有序的子序列合并成一个整体，该整体就是有序的序列。
   归并排序的过程如下：

9. 将待排序的序列分成若干个长度为1的子序列；

10. 将这些子序列两两合并，得到若干个长度为2的有序子序列；

11. 重复步骤2，直到所有的子序列都合并成一个长度为n的有序序列为止。
    g. 堆排序
    堆排序是一种选择排序，它的基本思想是：将待排序序列构造成一个大顶堆，此时，整个序列的最大值就是堆顶的根节点。将其与末尾元素进行交换，此时末尾就为最大值。然后将剩余n-1个元素重新构造成一个堆，这样会得到n个元素的次小值。如此反复执行，便能得到一个有序序列了。
    堆排序的基本操作是：将堆顶元素与末尾元素交换，将剩余的n-1个元素重新构造成一个大顶堆。
    堆排序的时间复杂度为O(nlogn)，空间复杂度为O(1)。

12. 排序算法的比较
    二、Java排序算法的实现

13. 冒泡排序
    `public class BubbleSort {
    public static void main(String[] args) {
    int[] arr = {3, 9, -1, 10, 20};
    //第一轮
    //第一次排序
    int temp = 0;
    for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
    if (arr[i] > arr[i + 1]) {
    temp = arr[i];
    arr[i] = arr[i + 1];
    arr[i + 1] = temp;
    }
    }
    System.out.println("第一轮排序后的数组");
    System.out.println(Arrays.toString(arr));

             //第二轮
             for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
                 if (arr[i] > arr[i + 1]) {
                     temp = arr[i];
                     arr[i] = arr[i + 1];
                     arr[i + 1] = temp;
                 }
             }
             System.out.println("第二轮排序后的数组");
             System.out.println(Arrays.toString(arr));
     
             //第三轮
             for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
                 if (arr[i] > arr[i + 1]) {
                     temp = arr[i];
                     arr[i] = arr[i + 1];
                     arr[i + 1] = temp;
                 }
             }
             System.out.println("第三轮排序后的数组");
             System.out.println(Arrays.toString(arr));
         }
     }`
    

14. 选择排序
    public class SelectionSort { public static void selectionSort(int[] arr) { if (arr == null || arr.length == 0) { return; } for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) { int minIndex = i; for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) { if (arr[j] < arr[minIndex]) { minIndex = j; } } int temp = arr[i]; arr[i] = arr[minIndex]; arr[minIndex] = temp; } } }

15. 插入排序

16. 希尔排序

17. 快速排序

18. 归并排序

19. 堆排序

三、总结

1. 排序算法的重要性
2. Java中常用的排序算法
3. 排序算法的比较
4. Java排序算法的实现