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Java 排序教程

news 2025/8/7 6:31:10

Java 排序教程

排序是数据处理的核心操作，Java 提供了多种实现方式。本教程涵盖内置排序方法和常用算法实现，帮助您逐步掌握排序技术。

一、Java 内置排序方法

Arrays.sort()
适用于基本类型数组和对象数组：

import java.util.Arrays;// 整型数组排序
int[] numbers = {5, 2, 9, 1};
Arrays.sort(numbers);  // 结果: [1, 2, 5, 9]// 对象数组排序（需实现Comparable接口）
String[] names = {"John", "Alice", "Bob"};
Arrays.sort(names);    // 结果: ["Alice", "Bob", "John"]

Collections.sort()
专为 List 集合设计：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(10); list.add(3); list.add(7);
Collections.sort(list);  // 结果: [3, 7, 10]

二、常用排序算法实现

1. 冒泡排序（Bubble Sort）

原理：重复比较相邻元素，将较大值向后移动
时间复杂度：$O(n^2)$

public static void bubbleSort(int[] arr) {for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {for (int j = 0; j < arr.length - i - 1; j++) {if (arr[j] > arr[j + 1]) {// 交换相邻元素int temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;}}}
}

2. 插入排序（Insertion Sort）

原理：构建有序序列，逐个插入未排序元素
时间复杂度：$O(n^2)$（最优情况 $O(n)$）

public static void insertionSort(int[] arr) {for (int i = 1; i < arr.length; i++) {int key = arr[i];int j = i - 1;// 将大于key的元素后移while (j >= 0 && arr[j] > key) {arr[j + 1] = arr[j];j--;}arr[j + 1] = key;  // 插入key到正确位置}
}

3. 快速排序（Quick Sort）

原理：分治法，选取基准值分割数组
时间复杂度：平均 $O(n \log n)$，最差 $O(n^2)$

public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {if (low < high) {int pi = partition(arr, low, high);  // 获取基准点索引quickSort(arr, low, pi - 1);  // 递归左子数组quickSort(arr, pi + 1, high); // 递归右子数组}
}private static int partition(int[] arr, int low, int high) {int pivot = arr[high];  // 选择最右元素为基准int i = low - 1;for (int j = low; j < high; j++) {if (arr[j] < pivot) {i++;// 交换小于基准的元素int temp = arr[i];arr[i] = arr[j];arr[j] = temp;}}// 将基准放到正确位置int temp = arr[i + 1];arr[i + 1] = arr[high];arr[high] = temp;return i + 1;
}

三、算法选择指南

场景	推荐算法	原因
小规模数据	插入排序	常数因子小，实现简单
通用场景	快速排序	平均性能最优
内存敏感	堆排序	$O(1)$ 额外空间
稳定性要求	归并排序	稳定且 $O(n \log n)$
内置实现	`Arrays.sort()`	优化过的双轴快速排序