快速排序（Quick Sort）
1.什么是快速排序
快速排序是由东尼·霍尔所发展的一种排序算法。在平均状况下，排序 n 个项目要 Ο(nlogn) 次比较。在最坏状况下则需要 Ο(n2) 次比较，但这种状况并不常见。事实上，快速排序通常明显比其他 Ο(nlogn) 算法更快，因为它的内部循环（inner loop）可以在大部分的架构上很有效率地被实现出来。
快速排序使用分治法（Divide and conquer）策略来把一个串行（list）分为两个子串行（sub-lists）。
2.算法步骤
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；
3.动图演示
4.代码实现
public static void main(String[] args) {
//初始化数组
int[] arr = {5, 3, 1, 4, 2, 7, 8, 6, 10, 9};
quickSort(arr,0,arr.length -1);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
private static void quickSort(int[] arr,int l, int r){
if(l >= r){
return;
}
int left = l;
int right = r;
int pivot = arr[left];
while(left < right){
while(left < right && arr[right] >= pivot){
right --;
}
if(left < right){
arr[left] = arr[right];
}
while (left < right && arr[left] <= pivot){
left ++;
}
if (left < right){
arr[right] = arr[left];
}else{
arr[left] = pivot;
}
}
quickSort(arr,l,right -1);
quickSort(arr,right + 1,r);
}
注释版本：
public static void main(String[] args) {
//初始化数组
int[] arr = {5, 3, 1, 4, 2, 7, 8, 6, 10, 9};
quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
private static void quickSort(int[] arr, int l, int r) {
if (l >= r) {
return;
}
int left = l; // 0
int right = r; // 9
int pivot = arr[left]; // 5
while (left < right) {
/**
* 第一次循环：0 < 9 && arr[right] (9) 9 >= 5 条件满足 9 -- = 8
* 第二次循环：0 < 8 && arr[right] (8) 10 >= 5 条件满足 8 -- = 7
* 第三次循环：0 < 7 && arr[right] (7) 6 >= 5 条件满足 7 -- = 6
* 第四次循环：0 < 6 && arr[right] (6) 8 >= 5 条件满足 6 -- = 5
* 第五次循环：0 < 5 && arr[right] (5) 7 >= 5 条件满足 5 -- = 4
* 第六次循环：0 < 4 && arr[right] (4) 2 >= 5 条件不满足 此时 left = 0; right = 4
*/
while (left < right && arr[right] >= pivot) {
right--;
}
/**
* 0 < 4
*/
if (left < right) {
/**
* arr[left] = 5
* arr[right] = 2
* 执行之后，数组变成如下：
* {2, 3, 1, 4, 2, 7, 8, 6, 10, 9};
*/
arr[left] = arr[right];
}
/**
* 第一次循环：0 < 4 && arr[left] (2) <= 5 条件满足 0 ++ = 1
* 第二次循环：1 < 4 && arr[left] (3) <= 5 条件满足 1 ++ = 2
* 第三次循环：2 < 4 && arr[left] (1) <= 5 条件满足 2 ++ = 3
* 第四次循环：3 < 4 && arr[left] (4) <= 5 条件满足 3 ++ = 4
* 第四次循环：4 < 4 条件不满足，此时 left = 4; right = 4
*/
while (left < right && arr[left] <= pivot) {
left++;
}
/**
* 4 < 4 不满足条件进入else
*/
if (left < right) {
arr[right] = arr[left];
} else {
/**
* arr[left] = 2;
* pivot = 5;
* arr[left] = 5;
* 此时数组变成如下：
* {2, 3, 1, 4, 5, 7, 8, 6, 10, 9};
*/
arr[left] = pivot;
}
}
/**
* l = 0
* right = 4
* {2, 3, 1, 4};
* quickSort(arr,0,4-1);
* 排序基准左侧的数
*/
quickSort(arr, l, right - 1);
/**
* right = 4
* r = 9
* {7, 8, 6, 10, 9};
* quickSort(arr,4 + 1,9);
* 排序基准右侧的数
*/
quickSort(arr, right + 1, r);
}
5.输出结果
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]