懵X排序算法：快速排序

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快速排序基本思想

快速排序使用的是 分治思想，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。

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实现思路

• 设置一个基准值 k ，一般取数组第一个元素，以此值分割数组；
• 设置两个扫描员，分别为 i 和 j，i 指向数组的最低位，j 指向数组的最高位；
• 首先由 j 开始从数组最高位往数组最低位(j--)扫描比 k 小的值，扫描到后停止扫描，并将该值填入 i 所处的位置，然后再由 i 开始从数组最低位 往数组最高位(i++)扫描比 k 大的值，扫描到后停止扫描，并将该值填入 j 所处的位置，j 和 i 依次扫描，直至 j 与 i 的位置相互重合后，将 k 的值填入重合处，此时，数组左侧的值均小于 k，右侧值均大于 k，完成此次排序；
• 分别对数组左右两边的值做如上操作后即可完成快速排序。

演示图

快速排序演示图.gif

代码实现

    /**
     * 快速排序
     * @param array 待排序数组
     * @param begin 起点索引
     * @param end 终点索引
     */
    private static void fastSort(int[] array, int begin, int end) {
        // 递归终止条件，起点索引大于等于终点索引
        if (begin >= end) {
            return;
        }

        // 起点索引
        int i = begin;
        // 终点索引
        int j = end;
        // 基准值
        int k = array[begin];

        // 循环条件：起点索引小于终点索引
        while (i < j) {
            /*
            这个循环是要扫描小于基准值的值，扫描到后退出循环,
            循环条件：当前索引位的值大于等于基准值k(加等于号是防止相同数字交换而陷入死循环中),
            且起点索引小于终点索引(防止数组下标出界)
             */
            while (array[j] >= k && i < j) {
                // 终点索引位从右至左逐个递减
                j--;
            }

            if (i < j) {
                // 将小于基准值的数移至左侧
                array[i] = array[j];
            }

            /*
            这个循环是要扫描大于基准值的值，扫描到后退出循环,
            循环条件：当前索引位的值小于等于基准值k(加等于号是防止相同数字交换而陷入死循环中),
            且起点索引小于终点索引(防止数组下标出界)
             */
            while (array[i] <= k && i < j) {
                // 起点索引位从左至右逐个递增
                i++;
            }
            if (i < j) {
                // 将大于基准值的数移至右侧
                array[j] = array[i];
            }
        }
        if (array[j] != k) {
            // 基准值归位（数组的中间某个位置），归位后，基准值左侧都是小于基准值的数，右侧都是大于基准值的数
            array[j] = k;
        }
        // 递归将基准值左侧的数排序
        fastSort(array, begin, j - 1);
        // 递归将基准值右侧的数排序
        fastSort(array, j + 1, end);
    }

测试排序

int[] array = {5, 6, 6, 4, 3, 5, 5};
System.out.println("排序前：" + Arrays.toString(array));
fastSort(array, 0, array.length - 1);
System.out.println("排序后：" + Arrays.toString(array));

输出结果

排序前：[5, 6, 6, 4, 3, 5, 5]
排序后：[3, 4, 5, 5, 5, 6, 6]

快速排序的时间复杂度

平均时间复杂度： O(nlogn) 。
最坏时间复杂度： O(n^2) ，这种情况发生在排序数组为正序或逆序的时候。
稳定性： 不稳定。