JAVA——快速排序（详细）

JAVA快速排序的实现

快速排序由于排序效率在同为O(N*logN)的几种排序方法中效率较高，因此经常被采用，再加上快速排序思想----分治法也确实实用，因此很多软件公司的笔试面试，包括像腾讯，微软等知名IT公司都喜欢考这个，还有大大小的程序方面的考试如软考，考研中也常常出现快速排序的身影。

总的说来，要直接默写出快速排序还是有一定难度的，因为本人就自己的理解对快速排序作了下白话解释，希望对大家理解有帮助，达到快速排序，快速搞定。

快速排序是C.R.A.Hoare于1962年提出的一种划分交换排序。它采用了一种分治的策略，通常称其为分治法(Divide-and-ConquerMethod)。

该方法的基本思想是：

1．先从数列中取出一个数作为基准数。
2．分区过程，将比这个数大的数全放到它的右边，小于或等于它的数全放到它的左边。
3．再对左右区间重复第二步，直到各区间只有一个数。
虽然快速排序称为分治法，但分治法这三个字显然无法很好的概括快速排序的全部步骤。因此我的对快速排序作了进一步的说明：挖坑填数+分治法：

以一个数组作为示例，取区间第一个数为基准数。

初始时，left = 0; right = 9; temp = a[i] = 72

由于已经将 a[0] 中的数保存到 temp 中，可以理解成在数组 a[0] 上挖了个坑，可以将其它数据填充到这来。

从j开始向前找一个比temp小或等于temp的数。当right=8，符合条件，将a[8]挖出再填到上一个坑a[0]中。a[0]=a[8]; left++; 这样一个坑a[0]就被搞定了，但又形成了一个新坑a[8]，这怎么办了？简单，再找数字来填a[8]这个坑。这次从i开始向后找一个大于temp的数，当left=3，符合条件，将a[3]挖出再填到上一个坑中a[8]=a[3]; right–;
数组变为:

left = 3; right = 7; temp=72

再重复上面的步骤，先从后向前找，再从前向后找。

从right开始向前找，当tight=5，符合条件，将a[5]挖出填到上一个坑中，a[3] = a[5]; left++;

从i开始向后找，当left=5时，由于left==right退出。

此时，left = right = 5，而a[5]刚好又是上次挖的坑，因此将temp填入a[5]。

数组变为：

可以看出a[5]前面的数字都小于它，a[5]后面的数字都大于它。因此再对a[0…4]和a[6…9]这二个子区间重复上述步骤就可以了。

对挖坑填数进行总结:

1．left =L; right = R; 将基准数挖出形成第一个坑a[left]。
2．right–由后向前找比它小的数，找到后挖出此数填前一个坑a[left]中。
3．left++由前向后找比它大的数，找到后也挖出此数填到前一个坑a[right]中。
4．再重复执行2，3二步，直到 left==right，将基准数填入a[left]中。

由此思路挖坑填数的代码如下：

import java.util.Arrays;

/**
 * @ Author:Qiutong
 * @ Date: 2020/7/30
 * @ Description:
 */
public class Quik {
    /**
     * 分区过程
     * a[] 待分区数组
     *  left 待分区数组最小下标
     *  right 待分区数组最大下标
     */
    public static void quickSort(int[] a,int left,int right) {
        if(left<right) {
            int temp=qSort(a,left,right);
            quickSort(a,left,temp-1);
            quickSort(a,temp+1,right);
        }
    }
    /**
     * 排序过程
     *  a 待排序数组
     *  left 待排序数组最小下标
     *  right 待排序数组最大下标
     * @return 排好序之后基准数的位置下标，方便下次的分区
     */
    public static int qSort(int[] a,int left,int right) {
        int temp=a[left];//定义基准数，默认为数组的第一个元素
        while(left<right) {//循环执行的条件
            //因为默认的基准数是在最左边，所以首先从右边开始比较进入while循环的判断条件
            //如果当前arr[right]比基准数大，则直接将右指针左移一位，当然还要保证left<right
            while(left<right && a[right]>temp) {
                right--;
            }
            //跳出循环说明当前的arr[right]比基准数要小，那么直接将当前数移动到基准数所在的位置，并且左指针向右移一位（left++）
            //这时当前数（arr[right]）所在的位置空出，需要从左边找一个比基准数大的数来填充。
            if(left<right) {
                a[left++]=a[right];
            }
            //下面的步骤是为了在左边找到比基准数大的数填充到right的位置。
            //因为现在需要填充的位置在右边，所以左边的指针移动，如果arr[left]小于或者等于基准数，则直接将左指针右移一位
            while(left<right && a[left]<=temp) {
                left++;
            }
            //跳出上一个循环说明当前的arr[left]的值大于基准数，需要将该值填充到右边空出的位置，然后当前位置空出。
            if(left<right) {
                a[right--]=a[left];
            }
        }
        //当循环结束说明左指针和右指针已经相遇。并且相遇的位置是一个空出的位置，
        //这时候将基准数填入该位置，并返回该位置的下标，为分区做准备。
        a[left]=temp;
        return left;
    }
public static void main(String[] args) { 
        int[] a= {72,6,57,88,60,42,83,73,48,85};
        quickSort(a,0,9);
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }
}

这样的代码显然不够简洁，对其组合整理下：

public class QuickSort {
    public void quickSort(int[] a,int l,int r){
        if (l<r){
            int temp=a[l];
            while (l<r){
                while (l<r && a[r]>temp){
                    r--;
                }
                if (l<r){
                    a[l++]=a[r];
                }
                while (l<r && a[l]<=temp){
                    l++;
                }
                if (l<r){
                    a[r]=a[l++];
                }
            }
            a[l]=temp;
            quickSort(a,l,temp-1);
            quickSort(a,temp+1,r);
        }
    }
}

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