排序算法——快速排序(原理+源码)

1,原理(转自MoreWindows大神)

快速排序是C.R.A.Hoare于1962年提出的一种划分交换排序。它采用了一种分治的策略,通常称其为分治法(Divide-and-ConquerMethod)。

该方法的基本思想是:

(1).先从数列中取出一个数作为基准数。

(2).分区过程,将比这个数大的数全放到它的右边,小于或等于它的数全放到它的左边。

(3).再对左右区间重复第二步,直到各区间只有一个数。

虽然快速排序称为分治法,但分治法这三个字显然无法很好的概括快速排序的全部步骤。因此我的对快速排序作了进一步的说明:挖坑填数+分治法:

先来看实例吧,定义下面再给出(最好能用自己的话来总结定义,这样对实现代码会有帮助)。

以一个数组作为示例,取区间第一个数为基准数。


初始时,i = 0;  j = 9;   X = a[i] = 72

由于已经将a[0]中的数保存到X中,可以理解成在数组a[0]上挖了个坑,可以将其它数据填充到这来。

从j开始向前找一个比X小或等于X的数。当j=8,符合条件,将a[8]挖出再填到上一个坑a[0]中。a[0]=a[8]; i++;  这样一个坑a[0]就被搞定了,但又形成了一个新坑a[8],这怎么办了?简单,再找数字来填a[8]这个坑。这次从i开始向后找一个大于X的数,当i=3,符合条件,将a[3]挖出再填到上一个坑中a[8]=a[3]; j--;

 

数组变为:


 i = 3;   j = 7;   X=72

再重复上面的步骤,先从后向前找,再从前向后找。

从j开始向前找,当j=5,符合条件,将a[5]挖出填到上一个坑中,a[3] = a[5]; i++;

从i开始向后找,当i=5时,由于i==j退出。

此时,i = j = 5,而a[5]刚好又是上次挖的坑,因此将X填入a[5]。

 

数组变为:


可以看出a[5]前面的数字都小于它,a[5]后面的数字都大于它。因此再对a[0…4]和a[6…9]这二个子区间重复上述步骤就可以了。

对挖坑填数进行总结

(1).i =L; j = R; 将基准数挖出形成第一个坑a[i]。

(2).j--由后向前找比它小的数,找到后挖出此数填前一个坑a[i]中。

(3).i++由前向后找比它大的数,找到后也挖出此数填到前一个坑a[j]中。

(4).再重复执行2,3二步,直到i==j,将基准数填入a[i]中。

照着这个总结很容易实现挖坑填数的代码:
 

2,源码

package manduner;

public class quickSort {
	public static void main(String[] args) {
		//int[] input = {12,45,12,5,10,12,67,21};
		int[] input = {12,45,5,12,10,67,12,21};
//		int[] input = {4,3,2,2,1};
		//int[] input = {1,2,3,4};
		//int[] input = {2,2,2,2,2};
		//int[] input = {2};
		
		QuickSort(input);
		for(int x : input) {
			System.out.print(x+" ");
		}
		System.out.println();
	}

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

	public static void QuickSort(int[] input, int left, int right) {
		if(left>=right) return;
		int i = left;
		int j = right;
		//选取第一个元素为基准数;
		int x = input[left];
		
		//以下的循环中,每次break之前,都要考虑是不是已经发生过交换,
		//如果发生过交换,就会有坑没有填写上。
		while(i < j) {
			//1,从后向前找小于等于x的元素
			while(input[j]>x) {
				j--;
			}
			if(j<=i) break;//说明已经有序了
			
			input[i++] = input[j];
			//经验总结,遇到下标比较的这种,一定要写上大于或者小于的符号。
			if(i >= j) {
				input[j] = x;
				break;
			}
			
			//2,从前向后找大于x的元素。
			//为什么不是大于等于?? 因为从后向前找的时候已经将等于x的数放到前面了,
			//如果从前向后找的时候再考虑等于的情况,
			//这样会把之前放到前边的元素再放到后边,如此,多了一些没有必要的步骤
			while(input[i] <= x) {
				i++;
				if(i>=j) break;//为了防止i超过整个数组长度导致数组越界的问题
			}
			//如果i>=j,说明达到退出循环的条件了。那么就需要把坑填上,因为此时input[j]是个坑
			if(i>=j) {
				input[j] = x;
				break;	
			}
			
			//找到input[i]>x的情况下,进行交换
			input[j--] = input[i];
			
			//如果j<=i表明已经满足退出的条件,那么就要先把挖的“坑”填上,再退出
			if(j<=i) {
				input[i] = x;
				break;
			}
		}
		
		//递归快排左右子区间
		QuickSort(input,left,i-1);
		QuickSort(input,j+1,right);
	}
}

 

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