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快速排序的原理及java代码实现

2019-11-26 14:38:24
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供稿:网友

概述

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。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,并且在大部分真实世界的数据,可以决定设计的选择,减少所需时间的二次方项之可能性。

快速排序,通过一趟排序将待排记录分割成独立的两部分,其中一部分记录的关键字均比另一部分的关键字小,然后分别对这两部分记录继续进行排序,以达到整个序列有序的目的。

形象图示:

步骤

选择一个基准元素,通常选择第一个元素或者最后一个元素
通过一趟排序将待排序的记录分割成独立的两部分,其中一部分记录的元素值均比基准元素值小。另一部分记录的元素值均比基准值大
此时基准元素在其排好序后的正确位置
然后分别对这两部分记录用同样的方法继续进行排序,直到整个序列有序。

实例

原始数据:

3 5 2 6 2
选择 3 作为基准

第一轮

从右往左找比3小的,2符合,将2和3对调2 5 2 6 3对调一次,查找的方向反向,从左向右找比3大的,5符合,对调2 3 2 6 5再从右往左找比3小的,2符合,对调2 2 3 6 5一轮结束

第二轮

对 [2 2] 采用同上的方式进行,得到2 2 3 6 5

第三轮

对 [6 5] 采用同上的方式进行,得到2 2 3 5 6

最终结果

2 2 3 5 6

代码实现(Java)

package com.coder4j.main.arithmetic.sorting;public class Quick { private static int mark = 0; /**  * 辅助交换方法  *   * @param array  * @param a  * @param b  */ private static void swap(int[] array, int a, int b) {  if (a != b) {   int temp = array[a];   array[a] = array[b];   array[b] = temp;   // 找到符合的,对调   System.out.println("对调" + array[a] + "与" + array[b] + ",得到");   for (int i : array) {    System.out.print(i + " ");   }   System.out.println();  } } /**  * 新一轮分隔  *   * @param array  * @param low  * @param high  * @return  */ private static int partition(int array[], int low, int high) {  int base = array[low];  mark++;  System.out.println("正在进行第" + mark + "轮分隔,区域:" + low + "-" + high);  while (low < high) {   while (low < high && array[high] >= base) {    high--;    System.out.println("从右往左找比" + base + "小的,指针变动:" + low + "-" + high);   }   swap(array, low, high);   while (low < high && array[low] <= base) {    low++;    System.out.println("从左往右找比" + base + "大的,指针变动:" + low + "-" + high);   }   swap(array, low, high);  }  return low; } /**  * 对数组进行快速排序,递归调用  *   * @param array  * @param low  * @param heigh  * @return  */ private static int[] quickSort(int[] array, int low, int heigh) {  if (low < heigh) {   int division = partition(array, low, heigh);   quickSort(array, low, division - 1);   quickSort(array, division + 1, heigh);  }  return array; } /**  * 快排序  *   * @param array  * @return  */ public static int[] sort(int[] array) {  return quickSort(array, 0, array.length - 1); } public static void main(String[] args) {  int[] array = { 3, 5, 2, 6, 2 };  int[] sorted = sort(array);  System.out.println("最终结果");  for (int i : sorted) {   System.out.print(i + " ");  } }}

测试输出结果:

全选复制放进笔记正在进行第1轮分隔,区域:0-4对调2与3,得到2 5 2 6 3 从左往右找比3大的,指针变动:1-4对调3与5,得到2 3 2 6 5 从右往左找比3小的,指针变动:1-3从右往左找比3小的,指针变动:1-2对调2与3,得到2 2 3 6 5 从左往右找比3大的,指针变动:2-2正在进行第2轮分隔,区域:0-1从右往左找比2小的,指针变动:0-0正在进行第3轮分隔,区域:3-4对调5与6,得到2 2 3 5 6 从左往右找比6大的,指针变动:4-4最终结果2 2 3 5 6 

经测试,与实例中结果一致。

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