排序算法的实现－Java函数基础

排序算法是对一组数据按照一定规则进行排序的算法，常见的排序算法有插入排序、选择排序、冒泡排序、快速排序、归并排序等等。在Java中，可以通过自己编写函数来实现各种排序算法，本文将介绍几种常见的排序算法，并给出对应的Java函数实现。

1. 插入排序

插入排序是一种简单直观的排序算法，其基本思想是将每个数据插入到已经排好序的数组中，从而使整个数组有序。具体的实现流程如下：

1. 遍历数组中的每个元素，从第二个元素开始。

2. 将当前元素与前面已经排好序的元素逐一比较，直到找到合适的位置插入。

3. 将当前元素插入到合适的位置。

Java代码实现：

public void insertSort(int[] arr) {
    for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
        int cur = arr[i];
        int j = i - 1;
        while (j >= 0 && arr[j] > cur) {
            arr[j + 1] = arr[j]; //将大于cur的元素全部向后移动
            j--;
        }
        arr[j + 1] = cur; //插入cur
    }
}

2. 选择排序

选择排序的基本思想是每次选择最小（或最大）的元素并放到已排好序的末尾，直到所有元素都排好序为止。具体实现流程如下：

1. 遍历数组中未排序的元素，找到最小（或最大）的元素并将其放到已排好序的末尾。

2. 重复上述步骤，直到所有元素都排好序为止。

Java代码实现：

public 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[minIndex];
        arr[minIndex] = arr[i];
        arr[i] = temp;
    }
}

3. 冒泡排序

冒泡排序的基本思想是将相邻的元素逐一比较，根据大小关系交换位置，从而将最大（或最小）的元素逐渐“冒泡”到数组的末端，直到整个数组有序为止。具体的实现流程如下：

1. 遍历数组中的每个元素，比较相邻的两个元素，若它们的大小关系不对，则交换其位置。

2. 重复步骤1，直到整个数组有序为止。

Java代码实现：

public 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;
            }
        }
    }
}

4. 快速排序

快速排序是一种常见的排序算法，其基本思想是通过分治的策略将数组不断划分成小数组，并将其排好序，最后合并成一个有序数组。具体的实现流程如下：

1. 从数组中选择一个元素作为基准（一般选择 个或最后一个元素）。

2. 遍历数组中的所有元素，将小于基准的元素放到基准的左边，将大于基准的元素放到基准的右边，相等的元素任意放置。

3. 对左、右两边的小数组分别重复步骤1和2，直到所有小数组排好序。

4. 将所有小数组合并成一个有序数组。

Java代码实现：

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

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

5. 归并排序

归并排序是一种分治算法，其基本思想是将数组递归地分成两个小数组，分别排序后再将它们排序后合并成一个有序数组。具体的实现流程如下：

1. 将数组递归地分成两个小数组，直到每个小数组只有一个元素。

2. 将两个有序的小数组合并成一个有序的大数组。

Java代码实现：

public 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 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 p = 0; p < temp.length; p++) {
        arr[left + p] = temp[p];
    }
}

以上是几种常见的排序算法及其Java函数实现，不同的排序算法各有优缺点，可以根据具体情况选择合适的算法。