Java函数实现各种排序算法

Java是一种面向对象的编程语言，内置了许多常用的算法和工具类。其中包括各种常见的排序算法。本文将介绍Java中如何实现冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序、堆排序和归并排序六种排序算法。以下是详细介绍。

一、冒泡排序(Bubble Sort)

冒泡排序是一种简单的排序算法，它的基本思路是通过不断比较相邻的两个元素，将较大的元素逐渐向数组的末尾移动。Java代码如下：

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;
            }
        }
    }
}

二、选择排序(Selection Sort)

选择排序基本思路是使用一个指针，不断选择序列中最小的元素，然后将其放在指针的位置，直到整个序列被排序。Java代码如下：

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;
    }
}

三、插入排序(Insertion Sort)

插入排序使用一个指针，不断将未排序部分的 个元素插入到已排序部分的正确位置，直到整个序列被排序。Java代码如下：

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

四、快速排序(Quick Sort)

快速排序使用分治法的思想，将一个序列分成几个子序列，然后分别进行排序，最终组合成一个有序序列。Java代码如下：

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

int partition(int[] arr, int left, int right) {
    int pivot = arr[right];
    int i = left - 1;
    for (int j = left; j < right; j++) {
        if (arr[j] < pivot) {
            i++;
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }
    int temp = arr[i + 1];
    arr[i + 1] = arr[right];
    arr[right] = temp;
    return i + 1;
}

五、堆排序(Heap Sort)

堆排序使用一个二叉堆（一种特殊的树形数据结构）来管理元素，然后不断将堆顶元素（也就是序列中最大的元素）和序列末尾的元素交换，直到堆被排空。Java代码如下：

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

void heapify(int[] arr, int n, int i) {
    int largest = i;
    int leftChild = 2 * i + 1;
    int rightChild = 2 * i + 2;
    if (leftChild < n && arr[leftChild] > arr[largest]) {
        largest = leftChild;
    }
    if (rightChild < n && arr[rightChild] > arr[largest]) {
        largest = rightChild;
    }
    if (largest != i) {
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[largest];
        arr[largest] = temp;
        heapify(arr, n, largest);
    }
}

六、归并排序(Merge Sort)

归并排序使用分治法的思想，将一个序列分成两半，分别进行排序，最终将它们合并成一个有序的序列。Java代码如下：

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);
    }
}

void merge(int[] arr, int left, int mid, int right) {
    int n1 = mid - left + 1;
    int n2 = right - mid;
    int[] leftArr = new int[n1];
    int[] rightArr = new int[n2];
    for (int i = 0; i < n1; i++) {
        leftArr[i] = arr[left + i];
    }
    for (int j = 0; j < n2; j++) {
        rightArr[j] = arr[mid + 1 + j];
    }
    int i = 0, j = 0, k = left;
    while (i < n1 && j < n2) {
        if (leftArr[i] <= rightArr[j]) {
            arr[k] = leftArr[i];
            i++;
        } else {
            arr[k] = rightArr[j];
            j++;
        }
        k++;
    }
    while (i < n1) {
        arr[k] = leftArr[i];
        i++;
        k++;
    }
    while (j < n2) {
        arr[k] = rightArr[j];
        j++;
        k++;
    }
}

以上便是Java函数实现各种排序算法的详细介绍。虽然Java内置了一些常用的排序算法，但是了解和实现这些算法对于Java程序员来说也是非常必要的。