Java实现-快速排序(QuickSort)

一. 快速排序的基本思想:

通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分,其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小,然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序,整个排序过程可以递归进行,以此达到整个数据变成有序序列


如图所示:

Java实现-快速排序(QuickSort)_第1张图片

从当前的数组中选取一个元素,将这个元素作为基点,一般选取第一个元素:“4”作为基点。

之后再想办法把“4”挪到排好序的时候应该所处的位置,如图所示:

Java实现-快速排序(QuickSort)_第2张图片

“4”出现在这个位置,使得“4”之前的元素全部小于“4”,而“4”之后的元素全部大于“4”。


然后,再使这两部分(< 4 的子数组 和 > 4 的子数组)按照快速排序的思路,递归调用快速排序的方法。完成整个排序过程。

为此,我们可以加深理解对快速排序的基本思想:

如何把一个选定的元素,比如说这个“4”,挪到正确的位置上,而这个过程就是快速排序的核心。

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二. 快速排序的过程---Partition

通常选择第一个元素作为“分割点”,如图所示,下标 l (left的意思)

然后逐渐选出两个部分,一个小于v,一个大于v

而记录这两个部分的分界点为 下标 j

遍历当前的元素 e下标为 i

Java实现-快速排序(QuickSort)_第3张图片

从上图可以看出:

在闭区间 [ l+1 ... j ] 这个区间的所有元素 都小于 v

在闭区间 [ j+1 ... i-1 ] 这个区间的所有元素 都大于v


接下来分两种情况:

1. 当 e 大于 v 时。则纳入“ > v  ”的部分。如图所示

Java实现-快速排序(QuickSort)_第4张图片

2.当 e 小于 v 时。 则 j++,j 下标移动到大于v的部分,将其元素与e进行交换,这样e会纳入小于v的部分。

    而交换的元素还是在大于v的部分。如下图所示:

Java实现-快速排序(QuickSort)_第5张图片

当 i 遍历完所有元素后,再将 下标 l 与 下标 j 进行 交换 ,则将元素 v 放到了正确的位置了

Java实现-快速排序(QuickSort)_第6张图片

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三. Java代码实现快速排序算法:

package Algorithm;

/**
 * Created by Hubbert on 2018/2/26.
 */
public class TestQuickSort {
    //交换数组的函数
    public static void swap( int [] arr , int i , int  j ){
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }
    public static int partition ( int [] arr , int l , int r ) {
        //先获取最左边的元素
        int v = arr[l];
        int j = l ;

        //从l+1 开始遍历 , r为最右边的数组下标
        for ( int i = l + 1 ; i < r ; i++ ) {
            //当当前下标大于v,则继续遍历下一个元素
            //所以直接判断小于v的元素
            if ( arr[i] < v ) {
                j++;
                swap(arr, j , i);
            }
        }
        swap( arr , l , j );
        return j;
    }

    //进行递归调用,进行排序
    public static void sort( int [] arr , int l , int r ){
        if( l >= r ){
            return;
        }
        int partition = partition(arr,l,r);
        sort(arr,l,partition - 1);
        sort(arr,partition + 1 , r);
    }

    public static void sort( int [] arr ){
        sort(arr,0, arr.length - 1 );
    }

    public static void main( String [] args ){
        //3种创建数组的方式:
        //1.
        int [] arr = {4,6,2,3,1,5,7,8};
        //2.
        //int [] no_2 = new int [6];
        //3.
        //int [] no_3 = new int[]{4,6,2,3,1,5,7,8};
        sort(arr);
        for( int i : arr ){
            System.out.print(i + " ");
        }

    }
}

结果如图所示:

Java实现-快速排序(QuickSort)_第7张图片

学于慕课网。如有错误,请多指教!谢谢



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