十大排序之快速排序

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2021-04-02 11:45

java实现快速排序(Quicksort)

引言



01

3.27

简介

    快速排序,快速排序(Quicksort)是对冒泡排序的一种改进。它采用了分治法的策略,数据量越大,越能体现快排的速度。快速排序的平均时间复杂度是O(nlogn),  空间复杂度是O(n),是不稳定排序。

    快速排序实现的思想是:指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。


快速排序的基本流程是:

  •    第一步、在数列中取出一个数作为基准数 (一般是最左边的数)。

  •    第二步、定义两个指针:一个从右往左移动,找到比基准数小的停下 ;另一个指针从左往右移动,找到比基准数大的停下,交换两个指针对应的数。

  •    第三步、交换完成,继续检索,重复第二步。

  •    第四步、当两个指针相遇,停止检索,将基准数和相遇位置元素交换。此时,第 一轮排序结束。这时候的数组特点:基准数左边都小于基准数,基准数右边都大于基准数,

  •    第五步、采用分治策略,按照上述步骤继续排列基准数左边,右边同理。



看文字理解可能有点云里雾里,接下来我们用图来解释下这个过程。


02

3.27

图解步骤

1.假设这有个待排序数组。我们定义基准数为5,定义两个指针 i、j。





2.  j指针先从右往左移动,找到比基准数小的,停下,然后i指针向右移动,找到比基准数大的,停下。





3.找到了,停下。




4.交换两个元素。




5.重复上述步骤,直到两个指针相遇。




6.到这里,基准数归位了。你就会发现,基准数左边的都小于基准数 ,基准数右边的都大于基准数。


7.现在使用分治法策略,先排左边,再排右边,重复上面的步骤。



左边完成:



同理。右边也是。


8. 最终,完成排序。







03

3.27

代码实现

接下来,我们用java语言来实现一下这个过程吧。

//快速排序
import java.util.Arrays;
public class QuickSort { public static void main(String[] args) { int[] arr = {1,3,65,7,4,6,2};
System.out.println(Arrays.toString(arr)); long start = System.currentTimeMillis(); //获取系统当前时间(ms) quickSort(arr,0,arr.length-1); System.out.println(Arrays.toString(arr)); System.out.println(System.currentTimeMillis() - start); //计算程序所用时间(ms) }
// 定义方法,用来快速排序 public static void quickSort(int[] arr, int left, int right){ //判断,如果左边大于右边,不合法,直接return if (left > right){ return; } //定义变量保存基准数 int base = arr[left]; //定义变量i,指向最左边 int i = left; //定义变量j,指向最右边 int j = right;
//开始检索 while (i != j) { //由j从右往左检索。检索到比基准数小的就停下,检索到比基准数小大的就据徐检索 while (arr[j] >= base && i < j) { j--; //表示从右往左移动 } //i从左往右检索 while (arr[i] <= base && i < j) { i++; //表示从左往右移动 } //到这,表示i、j都停下了,代表都找到了符合的元素,开始交换对应元素。 swap(arr, i, j);
} //到这,说明i = j,表示相遇了 //停止检索,把基准数和相遇位置的数交换。 arr[left] = arr[i]; arr[i] = base; //基准数在这就归位了,这样,左边的数都比它小,右边的数都比他大 //现在开始排左边。 quickSort(arr, left, i-1); //现在开始排右边。 quickSort(arr, i+1, right); }
public static void swap(int [] arr, int i, int j){ int temp = arr[i]; arr[i] = arr[j]; arr[j] = temp;
}}



最后总结一下:

快速排序是不稳定的排序,它的时间复杂度是O(nlogn):  空间复杂度是:O(n),使用的思想是分治法策略。






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