【上海校区】java排序算法之快速排序 - 黑马程序员技术交流社区

快速排序(Quick Sort)使用分治法策略。
它的基本思想是：选择一个基准数，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。

快速排序流程：
(1) 从数列中挑出一个基准值。
(2) 将所有比基准值小的摆放在基准前面，所有比基准值大的摆在基准的后面(相同的数可以到任一边)；在这个分区退出之后，该基准就处于数列的中间位置。
(3) 递归地把"基准值前面的子数列"和"基准值后面的子数列"进行排序。

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/*
* 快速排序
*
* 参数说明：
*    a -- 待排序的数组
*    l -- 数组的左边界(例如，从起始位置开始排序，则l=0)
*    r -- 数组的右边界(例如，排序截至到数组末尾，则r=a.length-1)
*/
void quick_sort(int a[], int l, int r)
{
if (l < r)
{
      int i,j,x;

      i = l;
      j = r;
      x = a;
      while (i < j)
      {
         while(i < j && a[j] > x)
            j--; // 从右向左找第一个小于x的数
         if(i < j)
            a[i++] = a[j];
         while(i < j && a < x)
            i++; // 从左向右找第一个大于x的数
         if(i < j)
            a[j--] = a;
      }
      a = x;
      quick_sort(a, l, i-1); /* 递归调用 */
      quick_sort(a, i+1, r); /* 递归调用 */
}
}

上图只是给出了第1趟快速排序的流程。在第1趟中，设置x=a，即x=30。
(01) 从"右 --> 左"查找小于x的数：找到满足条件的数a[j]=20，此时j=4；然后将a[j]赋值a，此时i=0；接着从左往右遍历。
(02) 从"左 --> 右"查找大于x的数：找到满足条件的数a=40，此时i=1；然后将a赋值a[j]，此时j=4；接着从右往左遍历。
(03) 从"右 --> 左"查找小于x的数：找到满足条件的数a[j]=10，此时j=3；然后将a[j]赋值a，此时i=1；接着从左往右遍历。
(04) 从"左 --> 右"查找大于x的数：找到满足条件的数a=60，此时i=2；然后将a赋值a[j]，此时j=3；接着从右往左遍历。
(05) 从"右 --> 左"查找小于x的数：没有找到满足条件的数。当i>=j时，停止查找；然后将x赋值给a。此趟遍历结束！

快速排序时间复杂度
快速排序的时间复杂度在最坏情况下是O(N2)，平均的时间复杂度是O(N*lgN)。
这句话很好理解：假设被排序的数列中有N个数。遍历一次的时间复杂度是O(N)，需要遍历多少次呢？至少lg(N+1)次，最多N次。
(01) 为什么最少是lg(N+1)次？快速排序是采用的分治法进行遍历的，我们将它看作一棵二叉树，它需要遍历的次数就是二叉树的深度，而根据完全二叉树的定义，它的深度至少是lg(N+1)。因此，快速排序的遍历次数最少是lg(N+1)次。
(02) 为什么最多是N次？这个应该非常简单，还是将快速排序看作一棵二叉树，它的深度最大是N。因此，快读排序的遍历次数最多是N次。

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/**

 * 快速排序：Java

 */



public class QuickSort {



    /*

     * 快速排序

     *

     * 参数说明：

     *     a -- 待排序的数组

     *     l -- 数组的左边界(例如，从起始位置开始排序，则l=0)

     *     r -- 数组的右边界(例如，排序截至到数组末尾，则r=a.length-1)

     */

    public static void quickSort(int[] a, int l, int r) {



        if (l < r) {

            int i,j,x;



            i = l;

            j = r;

            x = a;

            while (i < j) {

                while(i < j && a[j] > x)

                    j--; // 从右向左找第一个小于x的数

                if(i < j)

                    a[i++] = a[j];

                while(i < j && a < x)

                    i++; // 从左向右找第一个大于x的数

                if(i < j)

                    a[j--] = a;

            }

            a = x;

            quickSort(a, l, i-1); /* 递归调用 */

            quickSort(a, i+1, r); /* 递归调用 */

        }

    }



    public static void main(String[] args) {

        int i;

        int a[] = {30,40,60,10,20,50};



        System.out.printf("before sort:");

        for (i=0; i<a.length; i++)

            System.out.printf("%d ", a);

        System.out.printf("\n");



        quickSort(a, 0, a.length-1);



        System.out.printf("after  sort:");

        for (i=0; i<a.length; i++)

            System.out.printf("%d ", a);

        System.out.printf("\n");

    }

}