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掌握Java排序算法，轻松应对数据结构挑战

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在Java编程中，掌握排序算法是一项至关重要的技能。排序算法不仅广泛应用于数据处理，而且在面试中也常常作为考察点。本文将深入探讨Java中常用的几种排序算法，并帮助你轻松应对数据结构挑战。

1. 冒泡排序（Bubble Sort）

冒泡排序是一种简单的排序算法，它重复地遍历待排序的列表，比较每对相邻的元素，并在必要时交换它们。这个过程一直重复，直到没有再需要交换的元素为止。

public class BubbleSort {
    public static void sort(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;
                }
            }
        }
    }
}

2. 选择排序（Selection Sort）

选择排序是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是：首先在未排序序列中找到最小（大）元素，存放到排序序列的起始位置，然后，再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素，然后放到已排序序列的末尾。以此类推，直到所有元素均排序完毕。

public class SelectionSort {
    public static void sort(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;
                }
            }
            int temp = arr[minIndex];
            arr[minIndex] = arr[i];
            arr[i] = temp;
        }
    }
}

3. 插入排序（Insertion Sort）

插入排序是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是通过构建有序序列，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。

public class InsertionSort {
    public static void sort(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;
        }
    }
}

4. 快速排序（Quick Sort）

快速排序是一种高效的排序算法。它采用分而治之的策略，将大问题分解为小问题来解决。快速排序的平均时间复杂度为O(n log n)，在大多数实际情况下表现都优于其他排序算法。

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

5. 归并排序（Merge Sort）

归并排序是一种分治算法。它将数组分为两半，分别对它们进行排序，然后将两个已排序的数组合并成一个。

public class MergeSort {
    public static void sort(int[] arr, int low, int high) {
        if (low < high) {
            int mid = low + (high - low) / 2;
            sort(arr, low, mid);
            sort(arr, mid + 1, high);
            merge(arr, low, mid, high);
        }
    }

    private static void merge(int[] arr, int low, int mid, int high) {
        int[] temp = new int[high - low + 1];
        int i = low, j = mid + 1, k = 0;
        while (i <= mid && j <= high) {
            if (arr[i] <= arr[j]) {
                temp[k] = arr[i];
                i++;
            } else {
                temp[k] = arr[j];
                j++;
            }
            k++;
        }
        while (i <= mid) {
            temp[k] = arr[i];
            i++;
            k++;
        }
        while (j <= high) {
            temp[k] = arr[j];
            j++;
            k++;
        }
        for (i = low, k = 0; i <= high; i++, k++) {
            arr[i] = temp[k];
        }
    }
}

总结

通过以上几种排序算法的学习，相信你已经对Java排序算法有了更深入的了解。在实际编程中，根据不同场景选择合适的排序算法，将有助于提高代码效率。希望这篇文章能帮助你轻松应对数据结构挑战。

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