Java函数实现数字排序算法

数字排序是计算机科学中最基本的问题之一，它有很多种实现方案。在 Java 中，实现数字排序可以使用内置的排序方法或编写自定义排序算法。本文将介绍几种数字排序算法，并给出 Java 实现。

冒泡排序

冒泡排序是一种简单的排序算法，它的基本思想是重复走访要排序的数列，一次比较两个元素，如果它们的顺序错误就交换位置。每一轮排序过程中，待排序数列中最大的数字被排到了最后面。这个过程重复 n-1 次，直到整个数列有序。

Java 实现：

public static 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;
            }
        }
    }
}

插入排序

插入排序是一种简单直观的排序算法，它的基本思想是将一个记录插入到已经排好序的有序表中，从而得到一个新的、元素个数加 1 的有序表。重复执行该过程，直到将所有元素都插入到有序表中。

Java 实现：

public static void insertionSort(int[] arr) {
    int n = arr.length;

    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 = j - 1;
        }
        arr[j + 1] = key;
    }
}

选择排序

选择排序是一种简单直观的排序算法，它的基本思想是在未排序的部分找到最小元素，将其放到已排序的部分末尾。重复以上过程，直到排序完成。

Java 实现：

public static 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;
    }
}

归并排序

归并排序通过不断将数组分成两半，对每个子数组进行排序，再将排好序的子数组合并成一个大的有序数组。它是一种稳定的排序算法，并且具有在最坏情况下 O(n log n) 的时间复杂度。

Java 实现：

public static void mergeSort(int[] arr, int l, int r) {
    if (l < r) {
        int m = (l + r) / 2;

        mergeSort(arr, l, m);
        mergeSort(arr, m + 1, r);

        merge(arr, l, m, r);
    }
}

private static void merge(int[] arr, int l, int m, int r) {
    int n1 = m - l + 1;
    int n2 = r - m;

    int[] L = new int[n1];
    int[] R = new int[n2];

    for (int i = 0; i < n1; i++) {
        L[i] = arr[l + i];
    }
    for (int i = 0; i < n2; i++) {
        R[i] = arr[m + 1 + i];
    }

    int i = 0, j = 0;
    int k = l;
    while (i < n1 && j < n2) {
        if (L[i] <= R[j]) {
            arr[k] = L[i];
            i++;
        } else {
            arr[k] = R[j];
            j++;
        }
        k++;
    }

    while (i < n1) {
        arr[k] = L[i];
        i++;
        k++;
    }

    while (j < n2) {
        arr[k] = R[j];
        j++;
        k++;
    }
}

快速排序

快速排序是一种分而治之的排序算法，它使用分治策略将原问题分成几个子问题，递归地解决这些子问题，最后再将这些子问题的解组合成原问题的解。快速排序的基本思想是选择一个元素作为基准值，将数组分成两个部分，一部分是小于基准值的元素，另一部分是大于等于基准值的元素。递归地对这两部分进行排序，最终将得到一个有序数组。

Java 实现：

public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
    if (low < high) {
        int pi = partition(arr, low, high);

        quickSort(arr, low, pi - 1);
        quickSort(arr, pi + 1, high);
    }
}

private static int partition(int[] arr, int low, int high) {
    int pivot = arr[high];
    int i = low - 1;

    for (int j = low; j < high; 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[high];
    arr[high] = temp;

    return i + 1;
}

总结

本文介绍了几种数字排序算法的基本思想，并给出了 Java 实现。这些排序算法具有不同的运行时间和空间复杂度，适用于不同的数据集。在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的排序算法。