Java排序算法，直接插入、快速与希尔的智慧之旅

12个月前 (08-08)编程语言19

在编程的世界里，排序算法犹如探险者的指南针，指引着数据有序排列的方向，本文将带领大家探索三种经典的排序算法：直接插入排序、快速排序以及希尔排序，揭秘它们在Java中的实现奥秘与应用场景。

直接插入排序：简洁之美

直接插入排序是一种简单直观的排序方法，通过不断地将新元素插入到已排序的部分中，逐步构建完整的有序序列，在Java中，我们可以使用循环结构实现这一过程：

public static void insertionSort(int[] arr) {
    for (int i = 1; i < arr.length; 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;
    }
}

快速排序：风驰电掣的效率

快速排序以其平均时间复杂度为O(n log n)而著称，通过选择一个基准值，将数组分为两部分，一部分的所有元素都小于基准值，另一部分都大于基准值，这种递归式的分治策略使得快速排序在实际应用中表现出色：

public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
    if (low < high) {
        int pivotIndex = partition(arr, low, high);
        quickSort(arr, low, pivotIndex - 1);
        quickSort(arr, pivotIndex + 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++;
            swap(arr, i, j);
        }
    }
    swap(arr, i + 1, high);
    return i + 1;
}
private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
    int temp = arr[i];
    arr[i] = arr[j];
    arr[j] = temp;
}

希尔排序：超越插入排序的层次

希尔排序是对插入排序的一种改进，通过先将数组分成多个子序列，每个子序列进行插入排序，逐渐减小子序列间的距离，最终实现整个数组的排序，这种方法可以显著提高插入排序的效率：

public static void shellSort(int[] arr) {
    int n = arr.length;
    for (int gap = n / 2; gap > 0; gap /= 2) {
        for (int i = gap; i < n; i++) {
            int temp = arr[i];
            int j;
            for (j = i; j >= gap && arr[j - gap] > temp; j -= gap) {
                arr[j] = arr[j - gap];
            }
            arr[j] = temp;
        }
    }
}

探索与思考