玩转快速排序(递归+非递归)

1.基本思想

通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中左边的元素值都要小于等于基准值，右边的元素都要大于等于基准值，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。
快速排序算法通过多次比较和交换来实现排序，其排序流程如下：
(1)首先设定一个分界值，通过该分界值将数组分成左右两部分
(2)将大于或等于分界值的数据集中到数组右边，小于分界值的数据集中到数组的左边
(3)然后对左边和右边的数据可以独立排序。对于左侧的数组数据，又可以取一个分界值，将该部分数据分成左右两部分，同样在左边放置较小值，右边放置较大值。右侧的数组数据也可以做类似处理。
(4)重复上述步骤至左边右边数据均有序即完成排序

举例:

2.性能分析

时间复杂度：最坏O(n^2) 最好O(NlogN)
空间复杂度：最坏O(N) 最好O(logN)
稳定性：不稳定

3.代码实现

递归代码如下:

import java.util.Arrays;public class TestDemo {public static void qSort(int[] array) {//递归实现快速排序的方法qSortHelper(array,0,array.length-1);}private static void qSortHelper(int[] array, int left, int right) {//如果数组中的元素个数只有0个或1个，排序完成if (left >= right){return;}//找到基准值最终的位置记作posint pos = partition(array,left,right);//针对基准值左侧元素进行快速排序qSortHelper(array,left,pos-1);//针对基准值右侧的元素进行快速排序qSortHelper(array,pos+1,right);}private static int partition(int[] array, int left, int right) {int beg = left;int end = right;int ret = array[right];while (beg < end){//总左往右找，找到第一个大于基准值的元素while (beg < end && array[beg] <= ret){beg++;}//从右往左找，找到第一个小于基准值的元素while (beg < end && array[end] >= ret){end--;}//交换beg,end下标对应的元素swap(array,beg,end);}//将基准值放到合适的位置swap(array,beg,right);//返回基准值的下标return beg;}private static void swap(int[] array, int beg, int end) {int tmp = array[beg];array[beg] = array[end];array[end] = tmp;}public static void main(String[] args) {int[] array = {9,5,2,7,3,6,8};qSort(array);System.out.println(Arrays.toString(array));}}

非递归代码如下:


import java.util.Arrays;
import java.util.Stack;public class Demo {public static void qSort(int[] array){if (array.length == 0){return;}//借助栈来保存左右边界的下标Stack<Integer> stack = new Stack<>();stack.push(array.length-1);stack.push(0);while (!stack.isEmpty()){int left = stack.pop();int right = stack.pop();if (left >= right){continue;}int pos = partition(array,left,right);stack.push(right);stack.push(pos+1);stack.push(pos-1);stack.push(left);}}private static int partition(int[] array, int left, int right) {int beg = left;int end = right;int ret = array[right];while (beg < end){while (beg < end && array[beg] <= ret){beg++;}while (beg < end && array[end] >= ret){end--;}swap(array,beg,end);}swap(array,beg,right);return beg;}private static void swap(int[] array, int beg, int end) {int tmp = array[beg];array[beg] = array[end];array[end] = tmp;}public static void main(String[] args) {int[] array = {9,5,2,7,3,6,8};qSort(array);System.out.println(Arrays.toString(array));}
}

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