排序算法汇总

在Java中，常见的排序算法有冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序、归并排序、堆排序等。下面我将介绍这些排序算法并提供详细的Java代码示例。

1. 冒泡排序（Bubble Sort）：
   • 冒泡排序是一种简单的排序算法，它重复地遍历要排序的列表，一次比较两个相邻的元素，并且如果它们的顺序错误就将它们交换过来。

public class BubbleSort {
    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]) {
                    // 交换元素
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {5, 3, 8, 2, 1, 7};
        bubbleSort(arr);
        System.out.println("Sorted array:");
        for (int num : arr) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

2. 选择排序（Selection Sort）：
   • 选择排序是一种简单直观的排序算法，它每次从未排序的部分选择最小（或最大）的元素，并将其放到已排序部分的末尾。

public class SelectionSort {
    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;
                }
            }
            // 交换元素
            int temp = arr[minIndex];
            arr[minIndex] = arr[i];
            arr[i] = temp;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {5, 3, 8, 2, 1, 7};
        selectionSort(arr);
        System.out.println("Sorted array:");
        for (int num : arr) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

3. 插入排序（Insertion Sort）：
   • 插入排序是一种简单直观的排序算法，它将数组分为已排序和未排序两部分，每次从未排序部分选择一个元素插入到已排序部分的合适位置。

public class InsertionSort {
    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--;
            }
            arr[j + 1] = key;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {5, 3, 8, 2, 1, 7};
        insertionSort(arr);
        System.out.println("Sorted array:");
        for (int num : arr) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

4. 快速排序（Quick Sort）：
   • 快速排序是一种常用的排序算法，它通过选择一个基准元素将数组分成两部分，然后递归地对这两部分进行排序。

public class QuickSort {
    public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
        if (low < high) {
            int pivotIndex = partition(arr, low, high);
            quickSort(arr, low, pivotIndex - 1);
            quickSort(arr, pivotIndex + 1, high);
        }
    }

    public 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++;
                // 交换元素
                int temp = arr[i];
                arr[i] = arr[j];
                arr[j] = temp;
            }
        }
        // 将基准元素放到正确的位置
        int temp = arr[i + 1];
        arr[i + 1] = arr[high];
        arr[high] = temp;
        return i + 1;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {5, 3, 8, 2, 1, 7};
        quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
        System.out.println("Sorted array:");
        for (int num : arr) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

5. 归并排序（Merge Sort）：
   • 归并排序是一种分治算法，它将数组分成两个子数组，递归地对子数组进行排序，然后合并两个已排序的子数组。

public class MergeSort {
    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 n1 = mid - left + 1;
        int n2 = right - mid;

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

        for (int i = 0; i < n1; ++i)
            L[i] = arr[left + i];
        for (int j = 0; j < n2; ++j)
            R[j] = arr[mid + 1 + j];

        int i = 0, j = 0;
        int k = left;
        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++;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {5, 3, 8, 2, 1, 7};
        mergeSort(arr, 0, arr.length - 1);
        System.out.println("Sorted array:");
        for (int num : arr) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

6. 堆排序（Heap Sort）：
   • 堆排序是一种利用堆数据结构的排序算法，它将待排序的数组构建成一个最大堆（或最小堆），然后逐步将堆顶元素与末尾元素交换，并重新调整堆，直到整个数组有序。

public class HeapSort {
    public static void heapSort(int[] arr) {
        int n = arr.length;
        // Build heap (rearrange array)
        for (int i = n / 2 - 1; i >= 0; i--) {
            heapify(arr, n, i);
        }
        // One by one extract an element from heap
        for (int i = n - 1; i > 0; i--) {
            // Move current root to end
            int temp = arr[0];
            arr[0] = arr[i];
            arr[i] = temp;
            // call max heapify on the reduced heap
            heapify(arr, i, 0);
        }
    }

    public static void heapify(int[] arr, int n, int i) {
        int largest = i; // Initialize largest as root
        int l = 2 * i + 1; // left = 2*i + 1
        int r = 2 * i + 2; // right = 2*i + 2
        // If left child is larger than root
        if (l < n && arr[l] > arr[largest]) {
            largest = l;
        }
        // If right child is larger than largest so far
        if (r < n && arr[r] > arr[largest]) {
            largest = r;
        }
        // If largest is not root
        if (largest != i) {
            int swap = arr[i];
            arr[i] = arr[largest];
            arr[largest] = swap;
            // Recursively heapify the affected sub-tree
            heapify(arr, n, largest);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {5, 3, 8, 2, 1, 7};
        heapSort(arr);
        System.out.println("Sorted array:");
        for (int num : arr) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

这些排序算法的Java代码示例可以帮助你理解它们的实现方式和原理。根据你的需求和数据规模，选择合适的排序算法来进行排序。