java实现快速排序算法

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排序算法——java实现快速排序

快速排序

1、算法思想
快速排序是由冒泡排序改进而得到的，是一种分区交换排序方法。思想如下：
一趟快速排序采用从两头向中间扫描的方法，同时交换与基准记录逆序的记录。

（1）在待排序的N个记录中任取一个元素(通常取第一个记录)作为基准，称为基准记录；
（2）定义两个索引 left 和 right 分别表示“首索引” 和 “尾索引”，key 表示“基准值”；
（3）首先，尾索引向前扫描，直到找到比基准值小的记录(left != righ)，并替换首索引对应的值；
（4）然后，首索引向后扫描，直到找到比基准值大于的记录(left != righ)，并替换尾索引对应的值；
（5）若在扫描过程中首索引等于尾索引(left = right),则一趟排序结束;将基准值(key)替换首索引对应的值;
（6）再进行下一趟排序时，待排序列被分成两个区:[0,left-1],[righ+1,end]
（7）对每一个分区重复步骤2~6，直到所有分区中的记录都有序，排序成功。

图解：

2、代码实现

/**
 * 快速排序演示
 * @author Lvan
 */
public class QuickSort {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        int[] arr = {
     5, 1, 7, 3, 1, 6, 9, 4};

        quickSort(arr, 0, arr.length - 1);

        for (int i : arr) {
     
            System.out.print(i + "\t");
        }
    }

    /**
     * @param arr        待排序列
     * @param leftIndex  待排序列起始位置
     * @param rightIndex 待排序列结束位置
     */
    private static void quickSort(int[] arr, int leftIndex, int rightIndex) {
     
        if (leftIndex >= rightIndex) {
     
            return;
        }
        int left = leftIndex;
        int right = rightIndex;
        //待排序的第一个元素作为基准值
        int key = arr[left];
        //从左右两边交替扫描，直到left = right
        while (left < right) {
     
            while (right > left && arr[right] >= key) {
     
                //从右往左扫描，找到第一个比基准值小的元素
                right--;
            }
            //找到这种元素将arr[right]放入arr[left]中
            arr[left] = arr[right];
            while (left < right && arr[left] <= key) {
     
                //从左往右扫描，找到第一个比基准值大的元素
                left++;
            }
            //找到这种元素将arr[left]放入arr[right]中
            arr[right] = arr[left];
        }
        //基准值归位
        arr[left] = key;
        //对基准值左边的元素进行递归排序
        quickSort(arr, leftIndex, left - 1);
        //对基准值右边的元素进行递归排序。
        quickSort(arr, right + 1, rightIndex);
    }
}

3、复杂度

• 最优的情况下时间复杂度为：O( nlogn )
• 最差的情况下时间复杂度为：O( n^2 )
• 快速排序的平均时间复杂度也是：O(nlogn)
• 最优的情况下空间复杂度为：O(logn) ；每一次都平分数组的情况
• 最差的情况下空间复杂度为：O( n ) ；退化为冒泡排序的情况