Java中的排序算法

引言：

当谈到编程语言中的排序，Java 作为一种广泛使用的编程语言，提供了许多强大的排序算法来满足不同的需求。排序是一种将一组数据按照特定顺序重新排列的过程，通常是按照升序或降序排列。在 Java 中，我们可以利用内置的排序方法，也可以自定义排序算法来实现排序功能。

一、常见的排序算法

Java 中提供了对基本类型和对象的排序方法，其中最常用的是基于比较的排序算法，例如冒泡排序、插入排序、选择排序、快速排序、归并排序等。下面我们就来详细介绍这些排序算法的概念，并给出简单的示例。

冒泡排序（Bubble Sort）：它重复地走访过要排序的元素列，依次比较相邻的两个元素，如果它们的顺序错误就把它们交换过来，直到没有相邻元素需要交换，时间复杂度为 O(n^2)。

示例代码：

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;
            }
        }
    }
}

插入排序（Insertion Sort）：它构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入，时间复杂度为 O(n^2)。

示例代码：

public 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;
    }
}

快速排序（Quick Sort）：它通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，然后分别对这两部分继续进行排序，时间复杂度为 O(nlogn)。

示例代码：

public 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 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;
}

二、内置排序方法

除了自定义算法之外，Java 还提供了内置的排序方法，如 Arrays.sort() 和 Collections.sort()。这些方法可以用于对数组和集合进行排序，它们实际上使用了改进后的快速排序算法。

示例代码：

int[] arr = {5, 3, 8, 2, 9, 1};
Arrays.sort(arr); // 对数组进行排序

List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(5, 3, 8, 2, 9, 1));
Collections.sort(list); // 对集合进行排序