java排序算法大全

### Java排序算法大全 #### 一、概述 Java作为一种广泛使用的编程语言，在处理大量数据时，排序算法的应用显得尤为重要。本文将详细介绍几种常用的排序算法，包括插入排序、冒泡排序和选择排序，并给出相应的Java代码实现。 #### 二、插入排序 **定义：** 插入排序是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是通过构建有序序列，对于未排序的数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入。插入排序在实现上，通常采用in-place排序（即只需用到O(1)的额外空间）。 **算法步骤：** 1. 将第一待排序序列第一个元素看做一个有序序列，把第二个元素到最后一个元素当成是未排序序列。 2. 从头到尾依次扫描未排序序列，将扫描到的每个元素插入有序序列的适当位置。（如果待插入的元素与有序序列中的某个元素相等，则将待插入元素插入到相等元素的后面。） **Java代码实现：** ```java package algorithms; public class InsertSorter<E extends Comparable<E>> extends Sorter<E> { @Override public void sort(E[] array, int from, int len) { E tmp = null; for (int i = from + 1; i < from + len; i++) { tmp = array[i]; int j = i; for (; j > from; j--) { if (tmp.compareTo(array[j - 1]) < 0) { array[j] = array[j - 1]; } else { break; } } array[j] = tmp; } } } ``` **时间复杂度分析：** - 最好情况：O(n)（当输入数据已经是有序时） - 最坏情况：O(n^2)（当输入数据是反序时） - 平均情况：O(n^2) **适用场景：** - 数据量较小的情况 - 部分有序的数据集 #### 三、冒泡排序 **定义：** 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。 **算法步骤：** 1. 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换它们两个。 2. 对每一对相邻元素做同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。这步做完后，最后的元素会是最大的数。 3. 针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。 4. 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。 **Java代码实现：** ```java package algorithms; public class BubbleSorter<E extends Comparable<E>> extends Sorter<E> { private static boolean DOWN = true; @Override public void sort(E[] array, int from, int len) { if (DOWN) { bubble_down(array, from, len); } else { bubble_up(array, from, len); } } public final void bubble_down(E[] array, int from, int len) { for (int i = from; i < from + len; i++) { for (int j = from + len - 1; j > i; j--) { if (array[j].compareTo(array[j - 1]) < 0) { swap(array, j - 1, j); } } } } public final void bubble_up(E[] array, int from, int len) { for (int i = from + len - 1; i >= from; i--) { for (int j = from; j < i; j++) { if (array[j].compareTo(array[j + 1]) > 0) { swap(array, j, j + 1); } } } } } ``` **时间复杂度分析：** - 最好情况：O(n)（当输入数据已经是有序时） - 最坏情况：O(n^2)（当输入数据是反序时） - 平均情况：O(n^2) **适用场景：** - 数据量较小的情况 - 数据基本有序时效率较高 #### 四、选择排序 **定义：** 选择排序是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是每一次从未排序的部分寻找最小（或最大）元素，存放到排序序列的起始位置。直到所有元素均排序完毕。 **算法步骤：** 1. 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。 2. 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。 3. 重复第二步，直到所有元素均排序完毕。 **Java代码实现：** ```java package algorithms; public class SelectSorter<E extends Comparable<E>> extends Sorter<E> { @Override public void sort(E[] array, int from, int len) { for (int i = 0; i < len; i++) { int smallest = i; int j = i + from; for (; j < from + len; j++) { if (array[j].compareTo(array[smallest]) < 0) { smallest = j; } } swap(array, smallest, i + from); } } } ``` **时间复杂度分析：** - 最好情况：O(n^2) - 最坏情况：O(n^2) - 平均情况：O(n^2) **适用场景：** - 数据量较小的情况 - 虽然选择排序的时间复杂度为O(n^2)，但由于其空间复杂度仅为O(1)，因此适用于内存资源有限的环境。 以上三种排序算法都有各自的优缺点，具体应用时应根据实际场景和需求选择合适的排序方法。