Java實作的常見排序演算法詳解

排序演算法是電腦科學中的一個重要概念，也是許多應用程式的核心部分。在日常生活和工作中，我們經常需要對資料進行排序，例如排列名單、對數值進行排序等。 Java作為一種廣泛使用的程式語言，提供了許多內建的排序演算法。本文將詳細介紹Java中實作的常見排序演算法。

1.冒泡排序（Bubble Sort）

冒泡排序是最簡單但最慢的排序演算法之一。它遍歷整個數組，比較相鄰的元素並一步一步向右移動較大的值，最終將最大的元素移至數組末尾。這個過程類似於氣泡從水底升至水面的過程，因此得名冒泡排序。

下面是Java實現的冒泡排序演算法：

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]) {
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
    }
}

時間複雜度：O(n^2)

2.選擇排序（Selection Sort）

選擇排序是另一種簡單的排序演算法，它不斷選擇未排序的最小的元素，並將其移動到已排序部分的末尾。選擇排序和冒泡排序類似，但其不需要在每一次迭代中不斷交換元素，從而使得其速度更快。

下面是Java實作的選擇排序演算法：

public static void selectionSort(int[] arr) {
    int n = arr.length;
    for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
        int min = i;
        for (int j = i + 1; j < n; j++) {
            if (arr[j] < arr[min]) {
                min = j;
            }
        }
        int temp = arr[min];
        arr[min] = arr[i];
        arr[i] = temp;
    }
}

時間複雜度：O(n^2)

#3.插入排序（Insertion Sort）

插入排序是一種更有效率的排序演算法，它在已經排好序的陣列中尋找位置，並將未排序的元素插入到正確的位置。由於交換次數較少，插入排序適用於較小的資料集。

下面是Java實作的插入排序演算法：

public static 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--;
        }
        arr[j + 1] = key;
    }
}

時間複雜度：O(n^2)

4.快速排序（Quick Sort）

快速排序是一種高效的排序演算法，它利用分治思想將數組拆分為較小的子數組，然後透過遞歸將子數組排序，並將它們合併以構成最終排序結果。快速排序的關鍵在於選擇中間元素並按照大小排序。

下面是Java實現的快速排序演算法：

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);
    }
}

public 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;
}

時間複雜度：O(n log n)

#5.歸併排序（Merge Sort）

歸併排序是另一種常見的排序演算法，它利用分治思想將陣列拆分為較小的子數組，然後將它們逐個排序並合併以產生最終的排序結果。歸併排序通常比快速排序慢，但其穩定性更高。

下面是Java實現的歸併排序演算法：

public static void mergeSort(int[] arr, int l, int r) {
    if (l < r) {
        int m = (l + r) / 2;
        mergeSort(arr, l, m);
        mergeSort(arr, m + 1, r);
        merge(arr, l, m, r);
    }
}

public static void merge(int[] arr, int l, int m, int r) {
    int n1 = m - l + 1;
    int n2 = r - m;
    int[] L = new int[n1];
    int[] R = new int[n2];
    for (int i = 0; i < n1; i++) {
        L[i] = arr[l + i];
    }
    for (int j = 0; j < n2; j++) {
        R[j] = arr[m + j + 1];
    }
    int i = 0, j = 0;
    int k = l;
    while (i < n1 && j < n2) {
        if (L[i] <= R[j]) {
            arr[k] = L[i];
            i++;
        } else {
            arr[k] = R[j];
            j++;
        }
        k++;
    }
    while (i < n1) {
        arr[k] = L[i];
        i++;
        k++;
    }
    while (j < n2) {
        arr[k] = R[j];
        j++;
        k++;
    }
}

時間複雜度： O(n log n)

結論

#上述是Java中常見的排序演算法以及它們的實作細節。冒泡排序和選擇排序較為簡單，但時間複雜度較高；插入排序較快且適用於較小的資料集；快速排序較快但不穩定；歸併排序則穩定但速度較慢。在實際使用中，需要根據不同的資料樣本和實際需求進行選擇。

以上是Java實作的常見排序演算法詳解的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！