排序算法-----快速排序
快速排序
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，比另一部分的关键字大，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。
- 时间复杂度：O(nlog2n)
- 空间复杂度：O（1）
- 稳定性：不稳定
单路快速排序
package 排序算法;
import java.util.Arrays;
import java.util.Random;
//单路快速
public class QuickSort01 {
public static void main(String[] args) {
int []arr=new int[20];
Random random=new Random();
for (int i=0;i<arr.length;i++){
arr[i]=random.nextInt(50);
}
quickSort(arr,0,arr.length-1);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
private static void quickSort(int[] arr, int l, int r) {
//1.优化
if(r-l<=10){
ShellSort.shellSort(arr,l,r);
return;
}
int p=partition(arr,l,r);
quickSort(arr,l,p-1);
quickSort(arr,p+1,r);
}
private static int partition(int[] arr, int l, int r) {
int v=arr[l];
int j=l;
for (int i=l+1;i<=r;i++){
if(arr[i]<v){
swap(arr,j+1,i);
j++;
}
}
swap(arr,l,j);
return j;
}
private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
int temp=arr[i];
arr[i]=arr[j];
arr[j]=temp;
}
}
执行结果
[3, 4, 4, 6, 10, 16, 20, 21, 21, 22, 24, 24, 26, 29, 30, 38, 44, 45, 46, 48]
双路快速排序
package 排序算法;
import java.util.Arrays;
import java.util.Random;
//双路快排
public class QuickSort02 {
public static void main(String[] args) {
int []arr=new int[20];
Random random=new Random();
for (int i=0;i<arr.length;i++){
arr[i]=random.nextInt(50);
}
quickSort02(arr,0,arr.length-1);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
private static void quickSort02(int[] arr, int l, int r) {
if (l>=r){
return;
}
int p=partion(arr,l,r);
quickSort02(arr,l,p-1);
quickSort02(arr,p+1,r);
}
private static int partion(int[] arr, int l, int r) {
swap(arr,l,(int)(Math.random()*(r-l+1)+l));
int v=arr[l];
int i=l+1;
int j=r;
while(true){
while(i<=r&&arr[i]<v){
i++;
}
while(j>=l+1&&arr[j]>v){
j--;
}
if (i>j){
break;
}
swap(arr,i,j);
i++;
j--;
}
swap(arr,l,j);
return j;
}
private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
int temp=arr[i];
arr[i]=arr[j];
arr[j]=temp;
}
}
执行结果
[2, 5, 6, 7, 8, 12, 18, 20, 24, 24, 28, 29, 31, 32, 37, 40, 44, 46, 48, 49]
三路快速排序
package 排序算法;
import java.util.Arrays;
import java.util.Random;
//三路快排
public class QuickSort03 {
public static void main(String[] args) {
int []arr=new int[20];
Random random=new Random();
for (int i=0;i<arr.length;i++){
arr[i]=random.nextInt(50);
}
quickSort03(arr,0,arr.length-1);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
private static void quickSort03(int[] arr, int l, int r) {
if(l>=r){
return;
}
swap(arr,l,(int)(Math.random()*(r-l+1)+l));
int v=arr[l];
int lt=l;
int gt=r+1;
int i=l+1;
while (i<gt){
if (arr[i]<v){
swap(arr,lt+1,i);
lt++;
i++;
}else if (arr[i]>v){
swap(arr,i,gt-1);
gt--;
}else {
i++;
}
}
swap(arr,l,lt);
quickSort03(arr,l,lt);
quickSort03(arr,gt,r);
}
private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
int temp=arr[i];
arr[i]=arr[j];
arr[j]=temp;
}
}
执行结果
[0, 2, 3, 7, 10, 10, 12, 12, 14, 18, 21, 25, 29, 32, 32, 33, 40, 43, 45, 47]
测试
package 排序算法;
import java.util.Arrays;
import java.util.Random;
public class TestSort {
/*
数据分布情况
1.完全随机
2.大致有序
3.方差小
*/
public static int[] getTotalRandom(){
Random random=new Random();
int [] arr=new int[40000];
for (int i=0;i<arr.length;i++){
arr[i]=random.nextInt(10000);
}
return arr;
}
public static void main(String[] args) {
int [] arr1=getTotalRandom();
int [] arr2= Arrays.copyOf(arr1, arr1.length);
int [] arr3= Arrays.copyOf(arr1, arr1.length);
int [] arr4= Arrays.copyOf(arr1, arr1.length);
int [] arr5= Arrays.copyOf(arr1, arr1.length);
int [] arr6= Arrays.copyOf(arr1, arr1.length);
int [] arr7= Arrays.copyOf(arr1, arr1.length);
int [] arr8= Arrays.copyOf(arr1, arr1.length);
int [] arr9= Arrays.copyOf(arr1, arr1.length);
/* testSelectionSort(arr1);
testBubbleSort(arr2);
testInsertSort(arr3);
testShellSort(arr4);
testMergSort(arr5);
testHeapSort(arr6);*/
testQuickSort01(arr7);
testQuickSort02(arr8);
testQuickSort09(arr9);
}
private static void testQuickSort09(int[] arr9) {
long startTime=System.currentTimeMillis();
QuickSort03.quickSort03(arr9,0,arr9.length-1);
long endTime=System.currentTimeMillis();
System.out.println("三路快排"+(endTime-startTime));
}
private static void testQuickSort02(int[] arr8) {
long startTime=System.currentTimeMillis();
QuickSort02.quickSort02(arr8,0,arr8.length-1);
long endTime=System.currentTimeMillis();
System.out.println("双路快排"+(endTime-startTime));
}
private static void testQuickSort01(int[] arr7) {
long startTime=System.currentTimeMillis();
QuickSort01.quickSort(arr7,0,arr7.length-1);
long endTime=System.currentTimeMillis();
System.out.println("单路快排"+(endTime-startTime));
}
private static void testHeapSort(int[] arr6) {
long startTime=System.currentTimeMillis();
HeapSort.heapSort(arr6);
long endTime=System.currentTimeMillis();
System.out.println("堆排序"+(endTime-startTime));
}
private static void testInsertSort(int[] arr3) {
long startTime=System.currentTimeMillis();
BubbleSort.bubbleSort(arr3);
long endTime=System.currentTimeMillis();
System.out.println("冒泡排序"+(endTime-startTime));
}
private static void testBubbleSort(int[] arr2) {
long startTime=System.currentTimeMillis();
insertionSort.lnsertionSortUpper(arr2);
long endTime=System.currentTimeMillis();
System.out.println("插入排序"+(endTime-startTime));
}
private static void testSelectionSort(int[] arr) {
long startTime=System.currentTimeMillis();
SelectionSort.selectionSort(arr);
long endTime=System.currentTimeMillis();
System.out.println("选择排序"+(endTime-startTime));
}
private static void testShellSort(int[] arr) {
long startTime=System.currentTimeMillis();
ShellSort.shellSort(arr);
long endTime=System.currentTimeMillis();
System.out.println("希尔排序"+(endTime-startTime));
}
private static void testMergSort(int[] arr) {
long startTime=System.currentTimeMillis();
MergSort.mergSort(arr,0,arr.length-1);
long endTime=System.currentTimeMillis();
System.out.println("归并排序"+(endTime-startTime));
}
}
执行结果
单路快排7
双路快排9
三路快排8
大致有序和方差小三路会快一点