Java排序算法：选择排序、插入排序与冒泡排序详解

在编程世界里，排序算法是基础且重要的知识组成部分，尤其是对于初学者来说，掌握几种基本的排序算法对后续学习其他数据结构和算法有着深远的影响。在Java这门广泛使用的编程语言中，实现排序算法更是每个开发者必须熟练掌握的技能。本知识点将详细讲解Java中的三种基本排序算法：选择排序、插入排序和冒泡排序。 ### 选择排序 选择排序的基本思想是遍历数组，找到最小（或最大）的一个元素，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（或最大）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。 #### 选择排序算法步骤： 1. 初始时，整个序列被视为未排序区间。 2. 在未排序区间内找到最小（或最大）的元素，记为min。 3. 将min与未排序区间的第一个元素交换。 4. 缩小未排序区间的范围（即排除掉已经排序的第一个元素）。 5. 重复步骤2-4，直到整个序列排序完成。 #### Java代码实现选择排序： ```java 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; } } if (min != i) { int temp = arr[i]; arr[i] = arr[min]; arr[min] = temp; } } } ``` ### 插入排序 插入排序的原理是将一个记录插入到已经排好序的有序表中，从而得到一个新的、记录数增加1的有序表。在从后向前扫描过程中，需要反复把已排序元素逐步向后挪位，为最新元素提供插入空间。 #### 插入排序算法步骤： 1. 将第一个元素视为已排序部分。 2. 取出下一个元素，在已排序序列中从后向前扫描。 3. 如果该元素（已排序）大于新元素，将该元素移到下一位置。 4. 重复步骤3，直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置。 5. 将新元素插入到该位置后。 6. 重复步骤2-5。 #### Java代码实现插入排序： ```java public static void insertionSort(int[] arr) { int n = arr.length; for (int i = 1; i < n; i++) { int current = arr[i]; int j = i - 1; while (j >= 0 && arr[j] > current) { arr[j + 1] = arr[j]; j--; } arr[j + 1] = current; } } ``` ### 冒泡排序 冒泡排序是一种简单的排序算法，它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果它们的顺序错误就把它们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。 #### 冒泡排序算法步骤： 1. 比较相邻的元素，如果前一个比后一个大，就交换它们的位置。 2. 对每一对相邻元素做同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点，最后的元素应该会是最大的数。 3. 针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后已经排序好的元素。 4. 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。 #### Java代码实现冒泡排序： ```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]) { int temp = arr[j]; arr[j] = arr[j + 1]; arr[j + 1] = temp; } } } } ``` ### 总结 选择排序、插入排序和冒泡排序都是时间复杂度为O(n^2)的简单排序算法，它们适用于较小规模的数据排序。虽然它们在效率上不是最优的，但是它们算法简单、易于实现，是理解排序算法的很好的起点。在实际应用中，我们常常会根据数据的规模和特性来选择最合适的排序算法，对于大数据量的排序，更高效的算法如快速排序、归并排序等会是更合适的选择。