Java怎么实现冒泡排序，选择排序，快速排序

在Java编程中，排序算法是非常基础且重要的内容。本文将介绍如何使用Java实现三种常见的排序算法：冒泡排序、选择排序和快速排序。每种排序算法都有其独特的实现方式和适用场景，理解它们的原理和实现方法对于提升编程能力非常有帮助。

1. 冒泡排序

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，比较相邻的元素并交换它们的位置，直到整个列表排序完成。冒泡排序的时间复杂度为O(n^2)，适用于小规模数据的排序。

实现代码

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arr[j]和arr[j+1]
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};
        bubbleSort(arr);
        System.out.println("排序后的数组:");
        for (int i : arr) {
            System.out.print(i + " ");
        }
    }
}

代码解析

• bubbleSort方法接收一个整数数组作为参数。
• 外层循环控制遍历的次数，内层循环用于比较相邻元素并交换位置。
• 每次外层循环结束后，最大的元素会被移动到数组的末尾。
• 最终，数组会按升序排列。

2. 选择排序

选择排序是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是每次从未排序的部分中选择最小（或最大）的元素，放到已排序部分的末尾。选择排序的时间复杂度也是O(n^2)，适用于小规模数据的排序。

实现代码

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arr[i]和arr[minIndex]
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[minIndex];
            arr[minIndex] = temp;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {64, 25, 12, 22, 11};
        selectionSort(arr);
        System.out.println("排序后的数组:");
        for (int i : arr) {
            System.out.print(i + " ");
        }
    }
}

代码解析

• selectionSort方法接收一个整数数组作为参数。
• 外层循环控制每次选择最小元素的起始位置。
• 内层循环用于查找未排序部分中的最小元素。
• 每次外层循环结束后，最小元素会被放到已排序部分的末尾。
• 最终，数组会按升序排列。

3. 快速排序

快速排序是一种高效的排序算法，采用分治法策略。它通过选择一个“基准”元素，将数组分为两部分，一部分小于基准，另一部分大于基准，然后递归地对这两部分进行排序。快速排序的平均时间复杂度为O(n log n)，适用于大规模数据的排序。

实现代码

public class QuickSort {
    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++;
                // 交换arr[i]和arr[j]
                int temp = arr[i];
                arr[i] = arr[j];
                arr[j] = temp;
            }
        }
        // 交换arr[i+1]和arr[high]（即基准元素）
        int temp = arr[i + 1];
        arr[i + 1] = arr[high];
        arr[high] = temp;
        return i + 1;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {10, 7, 8, 9, 1, 5};
        int n = arr.length;
        quickSort(arr, 0, n - 1);
        System.out.println("排序后的数组:");
        for (int i : arr) {
            System.out.print(i + " ");
        }
    }
}

代码解析

• quickSort方法接收一个整数数组以及数组的起始和结束索引作为参数。
• partition方法用于将数组分为两部分，并返回基准元素的最终位置。
• 在partition方法中，选择数组的最后一个元素作为基准元素。
• 通过遍历数组，将小于基准元素的元素移动到基准元素的左侧，大于基准元素的元素移动到右侧。
• 递归地对基准元素左右两侧的子数组进行排序。
• 最终，数组会按升序排列。

总结

本文介绍了三种常见的排序算法：冒泡排序、选择排序和快速排序，并提供了Java实现代码。冒泡排序和选择排序虽然简单，但时间复杂度较高，适用于小规模数据的排序。快速排序则是一种高效的排序算法，适用于大规模数据的排序。理解这些排序算法的原理和实现方法，有助于在实际编程中选择合适的排序策略。