详解分治法-快速排序-java语言实现

分治法-快速排序-java语言实现

问题描述:

输入一个数字N后,输入N个数字,将N个数字排序后输出.
输入:

8
1 6 5 2 3 8 7 9

输出:

1 2 3 5 6 7 8 9

算法设计:

快速排序的基本思想是基于分治策略的,其算法思想如下.
(1)分解:先从数列中取出一个元素作为基准元素.以基准元素为标准,将问题分解为两个子序列,使小于或等于基准元素的子序列在左侧,使大于基准元素的子序列在右侧.
(2)治理:对两个子序列进行快速排序.
(3)合并:将排好序的两个子序列合并在一起,得到原问题的解.

设当前待排列的序列为R[low:high],其中low≤high,如果序列的规模足够小,则直接进行排序,否则分3步处理.
(1)分解:在R[low:high]中选定一个元素R[pivot],以此为标注将要排序的序列划分为两个序列R[low:pivot-1]和R[pivot+1:high],并使序列R[low:pivot]中所有元素的值小于等于R[pivot],序列R[pivot+1:high]中所有的元素均大于R[pivot],此时基准元素已经位于正确的位置,它无需参加后面的排序.
(2)治理:对于两个子序列R[low:pivot-1]和R[pivot+1:high],分别通过递归调用快速排序算法来进行排序.
(3)合并:由于对R[low:pivot-1]和R[pivot:high]的排序是原地进行的,所以在R[low:pivot-1]和R[pivot+1:high]都已经排好序后,合并步骤无需做什么,序列R[low:high]就已经排好序了.

代码

//程序目的:用分治法中的快速排序解决排序问题
//快速排序:选取基准元素,以基准元素为标准,就问题分为两个子序列,将小于或等于基准元素的子序列放在左侧,大于基准元素的子序列放在右侧
import java.util.Scanner;
public class text2 {
     public static void swap(int array[],int a,int b){//交换函数
         int temp;
         temp=array[a];
         array[a]=array[b];
         array[b]=temp;
     }
   public  static int Partition(int r[],int low,int high){
        int i=low ;
        int j=high;
        int pivot=r[low];//基准元素
        while(i<j) {
            while (i < j && r[j] > pivot) //向左扫描
                j--;

                if (i < j) {
                    swap(r, i++, j);
                }
                while (i < j && r[i] <= pivot) {//向右扫描
                    i++;
                }
                if (i < j) {
                    swap(r, i, j--);
                }
            }

        return i;
    }
    public static void QuickSort(int R[],int low,int high){//快速排序递归算法
         int mid;
         if(low<high){
             mid=Partition(R,low,high);//基准位置
             QuickSort(R,low,mid-1);//左区间递归快速排序
             QuickSort(R,mid+1,high);//右区间递归快速排序
         }
    }
    public static void main(String args[]){
         Scanner sc=new Scanner (System.in);
         int i;
         int n;//数据的个数
        System.out.println("请先输入要排序元素的个数");
        n=sc.nextInt();
        System.out.println("请输入要排序的数据");
        int []a=new int[n];
         for (i=0;i<n;i++){
             a[i]=sc.nextInt();
         }
         QuickSort(a,0,n-1);
        System.out.println("排序后的数据");
        for (i=0;i<n;i++){
            System.out.print(a[i]+" ");
        }
        System.out.println();
    }
}

运行结果

结尾:

总的来说,快速排序法也是比较简单的,但是在使用中要注意基准元素的选取,选取不当的话,有可能就分解成规模为0和n-1的两个子序列,这样就变成了冒泡排序了.如果小伙伴们想学算法的话,推荐大家看陈小玉老师写的《趣学算法》,我觉得写得非常棒,通俗易懂.