排序算法

排序算法对比

算法	时间复杂度(平均)	时间复杂度(最坏)	空间复杂度	稳定性
冒泡排序	O(n²)	O(n²)	O(1)	稳定
选择排序	O(n²)	O(n²)	O(1)	不稳定
插入排序	O(n²)	O(n²)	O(1)	稳定
希尔排序	O(n^1.3)	O(n²)	O(1)	不稳定
归并排序	O(nlogn)	O(nlogn)	O(n)	稳定
快速排序	O(nlogn)	O(n²)	O(logn)	不稳定
堆排序	O(nlogn)	O(nlogn)	O(1)	不稳定

冒泡排序

public void bubbleSort(int[] arr) {
    int n = arr.length;
    for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
        boolean swapped = false;
        for (int j = 0; j < n - 1 - i; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                swap(arr, j, j + 1);
                swapped = true;
            }
        }
        if (!swapped) break;  // 优化：无交换则已有序
    }
}

快速排序

public void quickSort(int[] arr, int left, int right) {
    if (left >= right) return;
    
    int pivot = partition(arr, left, right);
    quickSort(arr, left, pivot - 1);
    quickSort(arr, pivot + 1, right);
}

private int partition(int[] arr, int left, int right) {
    int pivot = arr[right];
    int i = left - 1;
    
    for (int j = left; j < right; j++) {
        if (arr[j] <= pivot) {
            i++;
            swap(arr, i, j);
        }
    }
    swap(arr, i + 1, right);
    return i + 1;
}

归并排序

public void mergeSort(int[] arr, int left, int right) {
    if (left >= right) return;
    
    int mid = left + (right - left) / 2;
    mergeSort(arr, left, mid);
    mergeSort(arr, mid + 1, right);
    merge(arr, left, mid, right);
}

private void merge(int[] arr, int left, int mid, int right) {
    int[] temp = new int[right - left + 1];
    int i = left, j = mid + 1, k = 0;
    
    while (i <= mid && j <= right) {
        temp[k++] = arr[i] <= arr[j] ? arr[i++] : arr[j++];
    }
    while (i <= mid) temp[k++] = arr[i++];
    while (j <= right) temp[k++] = arr[j++];
    
    System.arraycopy(temp, 0, arr, left, temp.length);
}

堆排序

public void heapSort(int[] arr) {
    int n = arr.length;
    
    // 建堆
    for (int i = n / 2 - 1; i >= 0; i--) {
        heapify(arr, n, i);
    }
    
    // 排序
    for (int i = n - 1; i > 0; i--) {
        swap(arr, 0, i);
        heapify(arr, i, 0);
    }
}

private void heapify(int[] arr, int n, int i) {
    int largest = i;
    int left = 2 * i + 1;
    int right = 2 * i + 2;
    
    if (left < n && arr[left] > arr[largest]) largest = left;
    if (right < n && arr[right] > arr[largest]) largest = right;
    
    if (largest != i) {
        swap(arr, i, largest);
        heapify(arr, n, largest);
    }
}