全文大約【4400】字，不說廢話，只講可以讓你學到技術、明白原理的純干貨!本文帶有豐富的案例及配圖視頻，讓你更好地理解和運用文中的技術概念，并可以給你帶來具有足夠啟迪的思考......

　　一. 排序算法

　　1.概念

　　所謂排序，就是使一串記錄可以按照其中某個或某些關鍵字的大小，根據遞增或遞減的排列起來。而排序算法，就是使得數據按照特定要求排列的方法。我們在開發時常用的排序算法有如下幾個：

　　● 直接插入排序

　　● 希爾排序

　　● 簡單選擇排序

　　● 堆排序

　　● 冒泡排序

　　● 快速排序

　　● 歸并排序

　　● 基數排序法

　　2.排序算法分類

　　以上排序算法都屬于內部排序，也就是只考慮較小數據量且僅需使用內存的排序算法，他們之間關系如下圖所示：

　　因為實際上具體的排序算法非常多，小編這個是Java的系列學習文章，所以我這里不會把每個算法都講解到。后面我會出一個專門的算法系列文章，敬請大家持續關注哦。

　　接下來小編就以冒泡、選擇排序算法為例，重點給大家講解一下排序相關的內容。

　　二. 冒泡排序

　　1.概念

　　冒泡排序(Bubble Sort)，可以說是我們學習編程時必學且知名度最高的一個經典排序算法，同時也是各種考試和面試中出鏡率最高的一個排序算法。

　　首先，我們要知道一點，冒泡排序屬于交換排序算法的一種。所謂交換排序算法，是指在排序過程中，要發生數組元素的交換。

　　之所以要把該算法稱為“冒泡算法”，這是因為每個大的元素，每次經過交換都會慢慢“浮”到數組的頂端，故名“冒泡排序”。

　　冒泡排序的核心思想，是把相鄰的元素進行兩兩比較，當一個元素大于右側相鄰的元素時，就交換它們的位置;當一個元素小于或等于右側相鄰的元素時，則保持位置不變。大家注意，冒泡排序只會操作相鄰的兩個數據。每次冒泡操作都是對相鄰的兩個元素進行比較，看是否滿足大小關系。

　　2.實現步驟

　　接下來小編就以一個數值型的數組為例，向大家介紹冒泡排序的整個排序過程。

　　假設，我們現在有一個待排序的數組，其數組元素值依次為[5，8，6，3，9，,2，1，,7]。如果我們采用冒泡排序算法，按從小到大的規則對其排序，其詳細過程會如下所示：

　　(1). 將5和8進行比較，因為滿足左小右大的規則，不需要交換，保持元素位次不變;

　　(2). 將8和6進行比較，因不滿足左小右大的規則，則需要交換。將8和6位置互換，互換位置后，元素6在下標1這個位置上，元素8在下標2這個位置上;

　　(3). 接著將8和3進行比較，不滿足左小右大規則，需要交換。將8和3位置互換，互換位置后，元素3在下標2的位置上，元素8在下標3的位置上;

　　(4). 繼續將8和9進行比較，滿足左小右大規則，不需要交換，保持元素位次不變;

　　(5). 將9和2進行比較，不滿足左小右大的規則，需要交換。將9和2位置互換，互換位置后，元素2在下標4的位置上，元素9在下標5的位置上;

　　(6). 將9和1進行比較，不滿足左小右大的規則，需要交換。將9和1位置互換，互換位置后，元素1在下標5的位置上，元素9在下標6的位置上。

　　(7). 繼續將9和7進行比較，不滿足左小右大的規則，需要交換。互換位置后，元素7在下標6的位置上，元素9在下標7的位置上。

　　如果我們把上述的文字描述，轉換為圖片，則會如下圖所示：

　　這樣就完成了第一輪的交換比較。經過第一輪交換后，元素9作為數列中最大的元素，就像是汽水里的氣泡一樣浮到了最右側。接著我們繼續如此重復上述的比較過程，每一輪結束后，都會有一個本輪最大的元素被移到了最右側，如下所示：

　　每一輪的排序結果最終會如上圖所示，所以最終的排序結果就是最后一排的數值結果。最后我們來總結下，冒泡排序算法的3個核心步驟：

　　● 第1步：比較相鄰的元素。如果第一個元素比第二個元素大，就將兩者交換;

　　● 第2步：對每一對相鄰的兩個元素進行同樣的操作。從開始第一對到結尾的最后一對，最后的元素就是最大的數。

　　● 第3步：針對所有元素重復以上步驟。每重復一輪上述步驟，需要操作的元素就會越來越少，直到沒有任何一對元素需要比較。

　　這樣我們就理解了冒泡排序的實現思路和過程，接下來我們再來看看該如何在Java中通過代碼實現冒泡排序。

　　3. 編碼實現

　　我們根據上述冒泡排序算法的文字描述步驟，利用Java語言進行編程實現，代碼如下所示：　　

public static void bubbleSort(int[] arr) {
    int count = 0;
    for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
        for (int j = 0; j < arr.length - 1-i; j++) {
            count++;
            //臨時變量 用于交換
            int tmp = 0;
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                tmp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = tmp;
            }
        }
    }
}

　　最終執行完上述代碼后，arr數組就變成了一個有序的數組。

　　大家要注意，在上述代碼中，bubbleSort方法可以接收一個整數類型的數組arr，通過兩層for循環，最終就可以實現整型數組元素的冒泡排序。其中：

　　● 內層for循環是將相鄰的兩個元素進行比較。如果不滿足左小右大的規則，就將兩個元素進行交換。

　　● 交換相鄰的元素時，使用到了臨時變量tmp。

　　● 外層for循環，用來控制需要進行幾輪比較，即比較的輪次。

　　4. 算法總結

　　通過上述Java程序，我們就實現了冒泡算法的代碼實現，最后小編再來給大家總結一下冒泡排序算法的時間和空間復雜度等情況。

　　(1). 冒泡排序的平均時間復雜度是O(n²)。如果數組本身已經排好了順序，在優化后的算法中，需要比較n-1次，此時的時間復雜度是O(n)。而當數組是無序的，在優化后的算法中，需要比較的次數是n(n-1)/2次，此時的時間復雜度是O(n²)。

　　(2). 冒泡排序的空間復雜度為O(1) 。

　　(3). 冒泡排序是原地排序。

　　(4). 冒泡排序的重點是左右相鄰的兩個元素進行兩兩比較，當兩個元素數值相同時不換位，所以是穩定排序。

　　三. 選擇排序

　　1.概念

　　選擇排序(Selection Sort)是一種最簡單直觀的排序算法。即使在我們的日常生活中，大家可能都會經常無意地進行選擇排序。比如我們去超市買蘋果，你拿了一個袋子，從眾多的蘋果中挑了一個最大的放入袋中，然后又從剩下的蘋果中挑了一個最大的放入袋子。這樣如此反復，直到挑夠了需要的蘋果去結賬。這其實就是選擇排序的實現思想，就是不斷地從未排序的元素中選擇最大(或最小)的元素，放入到已排好序的元素集合中，直到未排序的元素為空。

　　基于上述實現思想，我們就可以提取出選擇排序的實現原理：

　　將一個數組分成有序的區間和無序的區間兩部分，初始時有序區間為空，每次從無序區間中選出最小的元素，并放到有序區間的末尾，直到無序區間為空。

　　2.實現思路

　　按照選擇排序的實現原理，接下來小編再把選擇排序的實現思路再細化一下：

　　● 假設，給定一個數組 int[] arr = {n個數據};

　　● 第1趟排序，在無序數列 arr[0] ~ arr[n-1]中選出最小的數據，將它與arr[0]交換;

　　● 第2趟，在無序數列 arr[1] ~ arr[n-1]中選出最小的數據，將它與arr[1]交換;

　　● 依此類推，第i趟在無序數列arr[i]~arr[n-1]中選出最小的數據，將它與arr[i]交換，直到全部排序完成。

　　但是如何選出最小的一個元素呢?

　　我們先任意選一個元素，假設它就是最小的元素(默認為無序區間的第一個元素)，然后讓這個元素與無序區間中的每一個元素挨個進行比較。如果遇到比自己小的元素，則更新最小值的下標，直到把無序區間遍歷完。最后的那個最小值下標對應的數值，就是該無序區間的最小值。

　　3.實現步驟

　　同樣的，小編仍然以一個示例來給大家解釋選擇排序的實現步驟。假如我們現在有一個待排序的數組[5，8，6，3，9，2，1，7]，若采用選擇排序算法進行排序，其實現步驟如下：

　　(1). 初始化待排序數組[5，8，6，3，9，2，1，7];

　　(2). 從待排序數組中，選出最小值1，和第一個元素5進行交換，即將最小的元素放在下標0的位置上;

　　(3). 在剩下的無序區間的元素中，選擇最小的元素2，并將最小的元素2與無序區間的第一個元素8進行交換。交換后，有序區間的元素變為2個，分別是1和2，剩余的為無序區間。

　　(4). 依次類推，將所有的元素通過不斷選擇的方式，按有序的方式放到有序區間，最終把整個數組全部排好順序。

　　我們把上述選擇排序的文字描述內容，變成對應的圖片，會如下圖所示：

　　4.編碼實現

　　接下來小編也使用Java語言，把選擇排序的算法通過編程給大家實現一下：　

public static void selectionSort(int[] arr) {
    int count = 0;
    //第一個循環用來遍歷數組中的所有數字
    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
        //初始化一個變量，用來記錄最小數字的下標。初始默認假設第一個數字就是最小數字
        int minIndex = i;
        //第二個循環，通過比較獲取數組中最小的數字的下標
        for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
            count++;
            //如果找到更小的數字
            if (arr[minIndex] > arr[j]) {
                //將minIndex變量的值修改為新的最小數字的下標
                minIndex = j;
            }
        }
        //所有數字一個個比較結束之后，就能確認那個數字最小了。
        //將最小的數字替換到第一個位置，將第一個位置的數字放到最小數字原來的位置，就是一次交換。
        arr[i] = arr[i] + arr[minIndex] - (arr[minIndex] = arr[i]);
    }
}

　　5.算法總結

　　選擇排序基于最簡單的思路，依次把待排序的數據放入到已經排好序的數列中，并繼續保持有序。但選擇排序的效率較低，時間復雜度是O(n2)。另外隨著排序的數據量增長，效率降低的會很快。這里小編也把選擇排序給大家總結一下，核心要點如下：

　　(1). 選擇排序最大的特點，就是不論數列是否有序或亂序，選擇排序都要花費一樣的時間來計算。比如，利用選擇排序對數組[1, 2, 3, 4, 5]和[3, 1, 4, 2, 5]排序，其所需要執行的步驟是一樣的。如果用冒泡排序執行已經排好序的數列，則只需要一輪比較就可以得出結果。

　　(2). 選擇排序算法，無論是已排好序或未排序，都需要循環比較n(n-1)/2次。當n->∞時，無限接近于n²，所以選擇排序算法的時間復雜度為O(n²)。

　　(3). 選擇排序算法的空間復雜度是O(1)。

　　(4). 選擇排序算法是原地排序算法，且會發生數據交換操作。

　　(5). 選擇排序是一種簡單的排序算法，適用于數據量較小的情況。根據時間復雜度分析，選擇排序所花費的時間會隨著數據量增大按照平方倍數增?，數據量越大，排序效率就越低。但是選擇排序也有優勢，即它的實現思維邏輯特別簡單，比較容易理解。