Java 中数组排序: 全面指南109

在计算机科学中，排序算法是一个至关重要的概念，用于将数据元素按照特定顺序排列。在 Java 中提供了多种排序算法，本文将深入探讨这些算法并提供示例代码，帮助您高效地对数组进行排序。

Java 中的排序算法Java 提供了多种内置的排序算法，每种算法都具有不同的时空复杂度和适用场景。以下是最常用的算法：
* 冒泡排序：一种简单但低效的排序算法，它通过逐个元素比较和交换来排序数组。
* 选择排序：另一种简单但效率较低的算法，它通过在未排序部分中找到最小元素并将其与当前最小元素交换来排序数组。
* 插入排序：一种稳定的算法，适用于小数据集或近乎有序的数据集，它通过逐个元素将未排序部分插入到已排序部分中来排序数组。
* 归并排序：一种高效的、稳定的、基于分治的算法，它通过将数组分为较小的子数组、递归排序这些子数组并合并结果来排序数组。
* 快速排序：一种快速且高效的、基于分治的算法，它通过选择一个枢轴元素、将数组分成较小和较大的子数组并递归排序这些子数组来排序数组。
* 桶排序：一种用于排序范围有限的数据集的算法，它通过将数据分成桶并对每个桶进行排序来工作。
* 计数排序：一种用于排序非负整数的算法，它通过计算每个元素的出现次数并使用这些计数来确定每个元素的最终位置来工作。

排序算法比较选择最佳的排序算法取决于数据大小、数据分布和所需的排序速度。下表比较了不同算法的时间复杂度：
| 算法 | 最差情况 | 最佳情况 | 平均情况 | 稳定性 |
|---|---|---|---|---|
| 冒泡排序 | O(n²) | O(n) | O(n²) | 稳定 |
| 选择排序 | O(n²) | O(n²) | O(n²) | 不稳定 |
| 插入排序 | O(n²) | O(n) | O(n²) | 稳定 |
| 归并排序 | O(n log n) | O(n log n) | O(n log n) | 稳定 |
| 快速排序 | O(n²)
(最坏情况) | O(n log n) | O(n log n) | 不稳定 |
| 桶排序 | O(n + k)
(k 为桶数) | O(n + k) | O(n + k) | 稳定 |
| 计数排序 | O(n + k)
(k 为元素范围) | O(n + k) | O(n + k) | 稳定 |

示例代码以下是使用 Java 中内置排序算法对数组进行排序的一些示例代码：

冒泡排序

```java
public static void bubbleSort(int[] arr) {
int n = ;
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;
}
}
}
}
```

选择排序

```java
public static void selectionSort(int[] arr) {
int n = ;
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[minIndex];
arr[minIndex] = arr[i];
arr[i] = temp;
}
}
```

插入排序

```java
public static void insertionSort(int[] arr) {
int n = ;
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;
}
}
```

归并排序

```java
public static void mergeSort(int[] arr) {
int n = ;
if (n > 1) {
int mid = n / 2;
int[] left = new int[mid];
int[] right = new int[n - mid];
for (int i = 0; i < mid; i++) {
left[i] = arr[i];
}
for (int i = mid; i < n; i++) {
right[i - mid] = arr[i];
}
mergeSort(left);
mergeSort(right);
merge(arr, left, right);
}
}
private static void merge(int[] arr, int[] left, int[] right) {
int i = 0;
int j = 0;
int k = 0;
while (i < && j < ) {
if (left[i]

2024-11-19

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