快速排序的原理,图解,代码实现,时间复杂度分析

冒泡排序、插入排序、选择排序

希尔排序

归并排序

快速排序

      • 排序原理
      • 图解排序过程
      • 代码的实现
        • 代码实现的API
        • 分组原理
        • 拆分原理图解
        • 代码实现
      • 时间复杂度分析

快速排序是对冒泡排序的一种改进,他的思路是:通过一趟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。

排序原理

  1. 首先设定一个分界值(一般将待排序数字的第一个作为分界值)通过该分界值将数组分成左右两部分。
  2. 将大于或等于分界值的数据放到数组右边,小于分界值的数据放到数组的左边。此时左边部分中各元素都小于或等于分界值,而右边部分中各元素都大于或等于分界值。
  3. 然后,左边右边的数据可以独立排序。对于左侧的数组数据,又可以取一个分界值,将该部分数据分成左右两部分,同样在左边放置较小值,右边放置较大值,右侧的数组数据也可以做类似处理。
  4. 重复上述过程,可以看出,这是一个递归定义。通过递归将左侧部分排好序后,在递归排好右侧部分的顺序。当左侧和右侧两部分的数据排完序后,整个数组的排序也就完成了。

图解排序过程

{6,1,2,7,9,3,4,5,8}
快速排序的原理,图解,代码实现,时间复杂度分析_第1张图片

代码的实现

代码实现的API

  1. public static boolean greater( int a,int b) 比较两个数之间的大小
  2. public static void exch(int[] a,int i,int j) 交换索引i处与索引j处的值
  3. public static void sort(int[] a) 对数组a进行排序
  4. public static void sort(int[] a,int lo,int hi) 对数组a从索引lo到索引hi进行排序
  5. public static int partition(int[] a,int lo,int hi) 对数组a中,从索引lo到索引hi之间的元素进行分组,并返回分组界限对应的索引下标

分组原理

把一个数组分成两个数组的基本思想:

  1. 找一个基准值(一般找数组的第一个元素),用两个指针分别指向数组的头部和尾部。
  2. 先从尾部向头部开始搜索一个比基准值小的元素,搜索到即停止,并记录指针的位置。
  3. 再从头部向尾部开始搜索一个比基准值大的元素,搜索到即停止,并记录指针的位置。
  4. 交换当前左指针位置和右指针位置的元素。
  5. 重复2、3、4步骤,直到左边指针的值大于右边指针的值停止。

拆分原理图解

快速排序的原理,图解,代码实现,时间复杂度分析_第2张图片

代码实现

import java.util.Arrays;

public class SortQuick {
	public static void main(String[] args) {

		int[] array=new int[]{8,4,5,7,1,3,6,2};
		sort(array);
		System. out. println(Arrays . toString(array));

	}

	/**
	 * 比较两个数之间的大小
	 * @param a
	 * @param b
	 * @return
	 */
	public static boolean greater( int a,int b){
		return a>b;
	}

	/**
	 * 交换两个数的位置
	 * @param a
	 * @param i
	 * @param j
	 */
	public static void exch(int[] a,int i,int j){
		int temp=a[i];
		a[i]=a[j];
		a[j]=temp;
	}

	/**
	 * 对元素进行排序
	 * @param a
	 */
	public static void sort(int[] a){

		int lo=0;
		int hi=a.length-1;

		//从lo索引处到hi所引处进行排序
		sort(a,lo,hi);
	}

	/**
	 * 对数组元素从索引到索引的排序
	 * @param a
	 * @param lo
	 * @param hi
	 */
	public static void sort(int[] a,int lo,int hi){
		if(hi<=lo){
			return;
		}
		//对lo-hi之间数据进行分组
		int partition=partition(a,lo,hi);

		//分别每一组数据进行排序
		sort(a,lo,partition);
		sort(a,partition+1,hi);
	}

	/**
	 * 对数组进行分组,并返回分组分界线对应的索引下标
	 * @param a
	 * @param lo
	 * @param mid
	 * @param hi
	 */
	public static int partition(int[] a,int lo,int hi){
		//确定分界值
		int key=a[lo];
		//定义左右指针
		int left=lo;
		int right=hi+1;
		//切分
		while(true){
			//先从右到左进行寻找
			while(greater(a[--right], key)){
				if(right==lo){
					break;
				}
			}
			//从左到右,知道找到大于Key的位置
			while(greater(key,a[++left])){
				if(left==hi){
					break ;
				}
			}
			if(left>=right){
				break ;
			}else{
				exch(a,left, right);
			}
		}
		//交换临界值的位置
		exch(a,lo,right);

		return right;

	}

}

时间复杂度分析

在这里插入图片描述

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