Java实现经典排序算法----6、快速排序(内含Java代码)

6、快速排序(Quick Sort)

快速排序的基本思想:通过一趟排序将待排记录分隔成独立的两部分,其中一部分记录的关键字均比另一部分的关键字小,则可分别对这两部分记录继续进行排序,以达到整个序列有序。

6.1 算法描述

快速排序使用分治法来把一个串(list)分为两个子串(sub-lists)。具体算法描述如下:

  • 从数列中挑出一个元素,称为 “基准”(pivot);
  • 重新排序数列,所有元素比基准值小的摆放在基准前面,所有元素比基准值大的摆在基准的后面(相同的数可以到任一边)。在这个分区退出之后,该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区(partition)操作;
  • 递归地(recursive)把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。

6.2 算法分析

Java实现经典排序算法----6、快速排序(内含Java代码)_第1张图片 快速排序分析

6.3动图演示

 

Java实现经典排序算法----6、快速排序(内含Java代码)_第2张图片 快速排序过程

6.4 代码实现

public class QuickSort {
	/**
	 * 快速排序方法1
	 * 
	 * @param arr
	 * @param low
	 * @param high
	 */
	public void quickSort1(int arr[], int low, int high) {
		int start = low;
		int end = high;
		int key = arr[low];

		while (end > start) {
			// 从后往前比较
			while (end > start && arr[end] >= key)
				// 如果没有比关键值小的,比较下一个,直到有比关键值小的交换位置,然后又从前往后比较
				end--;
			if (arr[end] <= key) {
				int temp = arr[end];
				arr[end] = arr[start];
				arr[start] = temp;
			}
			// 从前往后比较
			while (end > start && arr[start] <= key)
				// 如果没有比关键值大的,比较下一个,直到有比关键值大的交换位置
				start++;
			if (arr[start] >= key) {
				int temp = arr[start];
				arr[start] = arr[end];
				arr[end] = temp;
			}
			// 此时第一次循环比较结束,关键值的位置已经确定了。左边的值都比关键值小,右边的值都比关键值大,但是两边的顺序还有可能是不一样的,进行下面的递归调用
		}
		// 递归
		if (start > low)
			quickSort1(arr, low, start - 1);// 左边序列。第一个索引位置到关键值索引-1
		if (end < high)
			quickSort1(arr, end + 1, high);// 右边序列。从关键值索引+1到最后一个
	}

	/**
	 * 快速排序方法2
	 * 
	 * @param arr
	 * @param low
	 * @param high
	 */
	public int[] quickSort2(int[] array, int start, int end) {
		if (array.length < 1 || start < 0 || end >= array.length || start > end)
			return null;
		int smallIndex = partition(array, start, end);
		if (smallIndex > start)
			quickSort2(array, start, smallIndex - 1);
		if (smallIndex < end)
			quickSort2(array, smallIndex + 1, end);
		return array;
	}

	/**
	 * 快速排序算法——partition
	 */
	public int partition(int[] array, int start, int end) {
		int pivot = (int) (start + Math.random() * (end - start + 1));
		int smallIndex = start - 1;
		swap(array, pivot, end);
		for (int i = start; i <= end; i++)
			if (array[i] <= array[end]) {
				smallIndex++;
				if (i > smallIndex)
					swap(array, i, smallIndex);
			}
		return smallIndex;
	}

	/**
	 * 交换数组内两个元素
	 */
	public void swap(int[] array, int i, int j) {
		int temp = array[i];
		array[i] = array[j];
		array[j] = temp;
	}

	// 测试
	public static void main(String[] args) {
		QuickSort s = new QuickSort();
		int[] arr = { 11, 3, 29, 49, 30, 7, 50, 63, 46, 1, 99 };
		System.out.println("未排序的数组:" + Arrays.toString(arr));
		// s.quickSort1(arr, 0, arr.length-1);
		s.quickSort2(arr, 0, arr.length - 1);
		System.out.println("排序后的数组:" + Arrays.toString(arr));
	}

}

 

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