快速排序一听名字就觉得很高端,在实际应用当中快速排序确实也是表现最好的排序算法。快速排序虽然高端,但其实其思想是来自冒泡排序,冒泡排序是通过相邻元素的比较和交换把最小的冒泡到最顶端,而快速排序是比较和交换小数和大数,这样一来不仅把小数冒泡到上面同时也把大数沉到下面。
举个栗子:对5,3,8,6,4这个无序序列进行快速排序,思路是右指针找比基准数小的,左指针找比基准数大的,交换之。
5,3,8,6,4 用5作为比较的基准,最终会把5小的移动到5的左边,比5大的移动到5的右边。
5,3,8,6,4 首先设置i,j两个指针分别指向两端,j指针先扫描(思考一下为什么?)4比5小停止。然后i扫描,8比5大停止。交换i,j位置。
5,3,4,6,8 然后j指针再扫描,这时j扫描4时两指针相遇。停止。然后交换4和基准数。
4,3,5,6,8 一次划分后达到了左边比5小,右边比5大的目的。之后对左右子序列递归排序,最终得到有序序列。
上面留下来了一个问题为什么一定要j指针先动呢?首先这也不是绝对的,这取决于基准数的位置,因为在最后两个指针相遇的时候,要交换基准数到相遇的位置。一般选取第一个数作为基准数,那么就是在左边,所以最后相遇的数要和基准数交换,那么相遇的数一定要比基准数小。所以j指针先移动才能先找到比基准数小的数。
快速排序是不稳定的,其时间平均时间复杂度是O(nlgn)。
/**
*@Description:实现快速排序算法
*@author 王旭
*/
public class QuickSort {
//一次划分
public static int partition(int[] arr, int left, int right) {
int pivotKey = arr[left];
int pivotPointer = left;
while(left right) {
while(left = pivotKey)
right --;
while(left pivotKey)
left ++;
swap(arr, left, right); //把大的交换到右边,把小的交换到左边。
}
swap(arr, pivotPointer, left); //最后把pivot交换到中间
return left;
}
public static void quickSort(int[] arr, int left, int right) {
if(left >= right)
return ;
int pivotPos = partition(arr, left, right);
quickSort(arr, left, pivotPos-1);
quickSort(arr, pivotPos+1, right);
}
public static void sort(int[] arr) {
if(arr == null || arr.length == 0)
return ;
quickSort(arr, 0, arr.length-1);
}
public static void swap(int[] arr, int left, int right) {
int temp = arr[left];
arr[left] = arr[right];
arr[right] = temp;
}
}
其实上面的代码还可以再优化,上面代码中基准数已经在pivotKey中保存了,所以不需要每次交换都设置一个temp变量,在交换左右指针的时候只需要先后覆盖就可以了。这样既能减少空间的使用还能降低赋值运算的次数。优化代码如下:
/**
* @Description:实现快速排序算法
*/
public class QuickSort {
/**
* 划分
* @param arr
* @param left
* @param right
* @return
*/
public static int partition(int[] arr, int left, int right) {
int pivotKey = arr[left];
while(left right) {
while(left = pivotKey)
right --;
arr[left] = arr[right]; //把小的移动到左边
while(left pivotKey)
left ++;
arr[right] = arr[left]; //把大的移动到右边
}
arr[left] = pivotKey; //最后把pivot赋值到中间
return left;
}
/**
* 递归划分子序列
* @param arr
* @param left
* @param right
*/
public static void quickSort(int[] arr, int left, int right) {
if(left >= right)
return ;
int pivotPos = partition(arr, left, right);
quickSort(arr, left, pivotPos-1);
quickSort(arr, pivotPos+1, right);
}
public static void sort(int[] arr) {
if(arr == null || arr.length == 0)
return ;
quickSort(arr, 0, arr.length-1);
}
}
总结快速排序的思想:冒泡+二分+递归分治,慢慢体会。。。