Arrays.sort()所用插入排序算法

本文探讨了Java中Arrays.sort()方法的实现细节,特别是针对int数组时采用的DualPivotQuicksort算法。当数组长度小于286时,会使用一种优化过的插入排序,该方法相较于普通插入排序效率更高。

第一次写博客哈,今天突发奇想去看了下Arrays.sort()方法得源码,就简单写写关于对源码的理解。

这里简单说一下,Arrays.sort(int[] a)方法其实是调用了DualPivotQuicksort.sort()方法,在DualPivotQuicksort类中sort()方法有对每种数据类型有两个重载函数,而当数组的长度小于286时,会调用带有四个参数的sort()方法,该方法主要使用的是优化过后的插入排序算法,其最坏情况的时间复杂度虽然仍然是O(n2),但相对于普通的插入排序算法来说,要节省了将近一半的时间。

以下是源码


//在此处跳过前面的升序排列
do {
    if (left >= right) {
        return;
    }
} while (a[++left] >= a[left - 1]);

/*
 * Every element from adjoining part plays the role
 * of sentinel, therefore this allows us to avoid the
 * left range check on each iteration. Moreover, we use
 * the more optimized algorithm, so called pair insertion
 * sort, which is faster (in the context of Quicksort)
 * than traditional implementation of insertion sort.
 */
//在这段代码中以中间数为游标,一次循环里将三个数排好序并
//将较小的两个数插入到前面的序列中排好序(先找到较大数的插入点)
//插入较大数后再往前查找最小数插入点
for (int k = left; ++left <= right; k = ++left) {
    int a1 = a[k], a2 = a[left];

    if (a1 < a2) {
        a2 = a1; a1 = a[left];
    }
    while (a1 < a[--k]) {
        a[k + 2] = a[k];
    }
        a[++k + 1] = a1;

    while (a2 < a[--k]) {
        a[k + 1] = a[k];
    }
    a[k + 1] = a2;
}
int last = a[right];

while (last < a[--right]) {
    a[right + 1] = a[right];
}
a[right + 1] = last;

Java中,`Arrays.sort()`方法支持对数组进行排序,同时允许开发者实现自定义排序逻辑。为了实现自定义排序,通常需要传递一个实现了`Comparator`接口的比较器对象,或者对于对象数组,可以直接让对象所在的类实现`Comparable`接口并重写其`compareTo`方法。 ### 使用 `Comparator` 接口实现自定义排序 对于基本数据类型数组,`Arrays.sort()`的默认排序方式通常是升序排列,无法直接通过`Comparator`改变排序方式。但对于对象数组或包装类型数组,可以通过传递一个`Comparator`实现自定义排序。例如,可以对整数数组按照降序进行排序: ```java import java.util.Arrays; import java.util.Comparator; public class CustomSortExample { public static void main(String[] args) { Integer[] numbers = {5, 2, 9, 1, 3}; // 按照降序进行排序 Arrays.sort(numbers, new Comparator<Integer>() { @Override public int compare(Integer o1, Integer o2) { return o2.compareTo(o1); } }); System.out.println(Arrays.toString(numbers)); // 输出 [9, 5, 3, 2, 1] } } ``` ### 对自定义对象进行排序 如果需要对自定义对象数组进行排序,则可以通过两种方式实现: 1. **让对象类实现 `Comparable` 接口**: 如果希望某个类的对象数组具有默认的排序规则,可以让该类实现`Comparable`接口并重写`compareTo`方法。 ```java public class Person implements Comparable<Person> { private String name; private int age; public Person(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } @Override public int compareTo(Person other) { return Integer.compare(this.age, other.age); // 按年龄升序排列 } @Override public String toString() { return name + " (" + age + ")"; } } // 使用默认排序 Person[] people = { new Person("Alice", 30), new Person("Bob", 25), new Person("Charlie", 35) }; Arrays.sort(people); System.out.println(Arrays.toString(people)); // 输出按年龄升序排列的结果 ``` 2. **传递一个 `Comparator` 对象**: 如果希望对同一类的对象数组采用不同的排序规则,可以传递一个`Comparator`对象给`Arrays.sort()`方法。 ```java Arrays.sort(people, new Comparator<Person>() { @Override public int compare(Person p1, Person p2) { return p1.getName().compareTo(p2.getName()); // 按姓名升序排列 } }); System.out.println(Arrays.toString(people)); // 输出按姓名升序排列的结果 ``` ### 注意事项 - `Arrays.sort()`方法对基本数据类型数组使用双轴快速排序(Dual-Pivot Quicksort算法,而对对象数组使用改进的TimSort算法[^1]。 - 在使用`Comparator`时,需要确保比较逻辑的正确性,否则可能导致排序结果不符合预期。 - 如果对象类实现了`Comparable`接口但传递了`Comparator`对象,则`Arrays.sort()`会优先使用传递的`Comparator`进行排序。 通过上述方法,可以在Java中灵活地使用`Arrays.sort()`实现自定义排序逻辑,满足不同场景下的需求。
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