Java中使用函数实现排序算法

排序算法是计算机科学中极为重要的算法之一，是把一串数据按照一定的顺序进行排列的一种算法。Java语言中提供了大量的内置排序函数，例如Arrays.sort()和Collections.sort()方法来对数组和集合进行排序，但是学习并实现排序算法仍然是非常有益的。

下面将介绍常见的五种排序算法：冒泡排序、选择排序、插入排序、归并排序和快速排序，并给出实现代码。

1.冒泡排序

冒泡排序是一种简单但是效率低下的排序算法，它的基本思想是从头到尾比较相邻的元素，如果前面的数据大于后面的数据就交换它们。通过多次遍历列表来逐渐地“冒泡”出最大的元素。

实现代码如下：

public static void bubbleSort(int[] arr) {
    int n = arr.length;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        for (int j = 1; j < (n - i); j++) {
            if (arr[j - 1] > arr[j]) {
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j - 1];
                arr[j - 1] = temp;
            }
        }
    }
}

2.选择排序

选择排序是一种简单稳定的排序算法，它的基本思想是首先从未排序的数据序列中找到最小元素，然后将其存放到序列的起始位置，接着从剩余未排序的元素中继续寻找最小的元素，然后放到已排序序列的末尾。

实现代码如下：

public static void selectionSort(int[] arr) {
    for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
        int minIndex = i;
        for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
            if (arr[j] < arr[minIndex]) {
                minIndex = j;
            }
        }
        if (minIndex != i) {
            int temp = arr[minIndex];
            arr[minIndex] = arr[i];
            arr[i] = temp;
        }
    }
}

3.插入排序

插入排序是一种简单直观的排序算法，它的基本思想是将序列分为两个部分，其中前一部分为已排序序列，后一部分为未排序序列。初始时，已排序序列中只含有第一个元素，然后逐渐将后面的元素插入到已排序序列中，直到所有元素都被排序完毕。

实现代码如下：

public static void insertionSort(int[] arr) {
    for (int i = 1; i < arr.length; 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;
    }
}

4.归并排序

归并排序是一种非常高效、稳定的排序算法，它的基本思想是将待排序的序列分成若干个子序列，然后对每个子序列进行排序，最终再将排好序的子序列依次合并成一个有序序列。

实现代码如下：

public static 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);
    }
}

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

5.快速排序

快速排序是一种使用分治法思想的高效排序算法，它的基本思想是先通过一轮排序将待排序的序列分成两个部分，然后继续对这两个部分排序，直到整个序列都被排序。

实现代码如下：

public static 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);
    }
}

public static 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;
        }
    }
    int temp = arr[left];
    arr[left] = arr[j];
    arr[j] = temp;
    return j;
}

以上就是五种常见的排序算法的Java实现代码。需要注意的是，随着数据规模的增大，排序算法的效率将会非常关键，因此要充分理解每个算法的特点，选择恰当的算法来进行排序。