在Java编程中，排序是处理数据时非常常见的操作。无论是对数组还是集合进行排序，掌握多种排序算法能够帮助开发者根据实际需求选择最合适的方案。本文将介绍四种常用的Java排序方法，并结合代码示例进行详细说明。
1. 冒泡排序（Bubble Sort）
冒泡排序是一种简单的排序算法，其核心思想是通过多次比较和交换相邻元素的位置，使较大的元素逐渐“浮”到数组的末尾。尽管其实现简单，但效率较低，时间复杂度为O(n²)。
```java
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;
}
}
}
}
```
2. 插入排序（Insertion Sort）
插入排序的工作原理类似于打扑克牌时整理手牌的过程。它将未排序部分的元素逐一插入到已排序部分的适当位置。虽然插入排序的最坏时间复杂度也是O(n²)，但在部分有序的情况下性能较好。
```java
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;
}
}
```
3. 快速排序（Quick Sort）
快速排序采用分治法策略，通过选定一个“基准”元素，将数组分为左右两部分，使得左边的所有元素都小于基准，右边的所有元素都大于基准。然后递归地对左右两部分分别进行快速排序。
```java
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);
}
}
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++;
swap(arr, i, j);
}
}
swap(arr, i + 1, high);
return i + 1;
}
private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}
```
4. 归并排序（Merge Sort）
归并排序也是一种基于分治法的高效排序算法，其基本思想是将数组分成若干个子数组，分别排序后再合并成一个完整的有序数组。归并排序的时间复杂度为O(n log n)，且稳定。
```java
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);
}
}
private 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];
System.arraycopy(arr, left, L, 0, n1);
System.arraycopy(arr, mid + 1, R, 0, n2);
int i = 0, j = 0, k = left;
while (i < n1 && j < n2) {
if (L[i] <= R[j]) {
arr[k++] = L[i++];
} else {
arr[k++] = R[j++];
}
}
while (i < n1) {
arr[k++] = L[i++];
}
while (j < n2) {
arr[k++] = R[j++];
}
}
```
以上四种排序方法各有优劣，在实际开发中需要根据具体场景灵活运用。希望本文能帮助读者更好地理解和掌握这些基础但重要的排序算法！
