第 7 章 排序算法(6)(快速排序)

7.9快速排序

7.9.1快速排序法介绍:

快速排序（Quicksort）是对冒泡排序的一种改进。基本思想是：通过一趟排序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

7.9.2快速排序法示意图:

7.9.3快速排序法应用实例:

要求: 对 [-9,78,0,23,-567,70] 进行从小到大的排序，要求使用快速排序法。【测试8w和800w】
说明[验证分析]:
1）如果取消左右递归，结果是 -9 -567 0 23 78 70
2）如果取消右递归,结果是 -567 -9 0 23 78 70
3）如果取消左递归,结果是 -9 -567 0 23 70 78
4）代码实现

快速排序

import java.util.Arrays;

/**
 * 快速排序
 */
public class QuickSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {-9, 78, 0, 23, -567, 70};
        System.out.println("排序前：" + Arrays.toString(arr));
        quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
        System.out.println("排序后：" + Arrays.toString(arr));
    }

    public static void quickSort(int[] arr, int left, int right) {
        int l = left;//左下标
        int r = right;//右下标
        //pivot中轴值
        int pivot = arr[(left + right) / 2];
        int temp = 0;//临时遍历，作为交换时使用
        //while循环的目的是，让比pivot值 小的，放到左边
        //比pivot值大的，放到右边
        while (l < r) {
            //在pivot的左边一直找，找到大于等于pivot值，才退出
            while (arr[l] < pivot) {
                l += 1;
            }
            //在pivot的右边一直找，找到小于等于pivot值，才退出
            while (arr[r] > pivot) {
                r -= 1;
            }
            //如果 l >= r ，说明pivot的左右两的值，已经按照左边全部是
            //小于等于pivot值，右边全部是大于等于pivot值
            if (l >= r) {
                break;
            }

            //交换
            temp = arr[l];
            arr[l] = arr[r];
            arr[r] = temp;

            //如果交换完后，发现这个arr[l] == pivot值，相等 r--, 前移
            if (arr[l] == pivot) {
                r -= 1;
            }
            //如果交换完后，发现这个arr[r] == pivot值，相等 l++, 后移
            if (arr[l] == pivot) {
                l += 1;
            }
        }

        //如果 l == r, 必须 l++, r--，否则会出现栈溢出
        if (l == r) {
            l += 1;
            r -= 1;
        }
        //向左递归
        if (left < r) {
            quickSort(arr, left, r);
        }
        //向右递归
        if (right > l) {
            quickSort(arr, l, right);
        }
    }
}

排序前：[-9, 78, 0, 23, -567, 70]
排序后：[-567, -9, 0, 23, 70, 78]

测试速度

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Arrays;
import java.util.Date;

/**
 * 快速排序
 */
public class QuickSort {
    public static void main(String[] args) {
        //测试快速排序的速度， 给80000个数据 测试
        int arr[] = new int[80000];
        for (int i = 0, size = arr.length; i < size; i++) {
            arr[i] = (int) (Math.random() * 80000);//生成一个【0，80000)数
        }

        long startTime = System.currentTimeMillis();
        quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
        long endTime = System.currentTimeMillis();

        SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String start = dateFormat.format(new Date(startTime));
        String end = dateFormat.format(new Date(endTime));
        System.out.println("排序前时间：" + start);// 2023-08-20 15:11:38
        System.out.println("排序后时间：" + end);// 2023-08-20 15:11:38
    }

    public static void quickSort(int[] arr, int left, int right) {
        int l = left;//左下标
        int r = right;//右下标
        //pivot中轴值
        int pivot = arr[(left + right) / 2];
        int temp = 0;//临时遍历，作为交换时使用
        //while循环的目的是，让比pivot值 小的，放到左边
        //比pivot值大的，放到右边
        while (l < r) {
            //在pivot的左边一直找，找到大于等于pivot值，才退出
            while (arr[l] < pivot) {
                l += 1;
            }
            //在pivot的右边一直找，找到小于等于pivot值，才退出
            while (arr[r] > pivot) {
                r -= 1;
            }
            //如果 l >= r ，说明pivot的左右两的值，已经按照左边全部是
            //小于等于pivot值，右边全部是大于等于pivot值
            if (l >= r) {
                break;
            }

            //交换
            temp = arr[l];
            arr[l] = arr[r];
            arr[r] = temp;

            //如果交换完后，发现这个arr[l] == pivot值，相等 r--, 前移
            if (arr[l] == pivot) {
                r -= 1;
            }
            //如果交换完后，发现这个arr[r] == pivot值，相等 l++, 后移
            if (arr[l] == pivot) {
                l += 1;
            }
        }

        //如果 l == r, 必须 l++, r--，否则会出现栈溢出
        if (l == r) {
            l += 1;
            r -= 1;
        }
        //向左递归
        if (left < r) {
            quickSort(arr, left, r);
        }
        //向右递归
        if (right > l) {
            quickSort(arr, l, right);
        }
    }
}