一、算法

1.算法概述

快速排序（Quick Sort）是由冒泡排序改进而成的。在冒泡排序中，每次只对相邻的两个记录进行比较，因此每一次交换相邻记录时只能一次消除一个逆序；而快速排序则是对这一缺点进行改进，它通过交换两个（不相邻）的记录来消除多个逆序，从而大大加快了排序的速度，提升了排序的性能。

文章传送门：经典算法之冒泡排序与直接选择排序

2.算法步骤

在待排序的n个记录中任取一个记录（通常取第一个元素）作为枢轴，设其关键字为key

经过一趟排序后，把所有关键字小于key的记录交换放到key前面，把所有关键字记录大于key的记录交换放到key后面，结果将待排序的记录分成了两个子表，最后将枢轴key放到分界处的位置

然后，分别对上面的左、右两个子表重复上述的过程，直至每一个子表只有一个元素时，则排序完成

其中一趟快速排序的具体步骤如下：

选择待排序表中的第一个记录作为枢轴, 将枢轴记录暂存在r[0]的位置上。附设两个指针low和high,初始时分别指向表的下界和上界(第一趟时，low= 1; high = L.length; )。

从表的最右侧位置依次向左搜索,找到第一个关键字小于枢轴关键字key的记录,将其移到low处。具体操作是：当low<high时，若high所指记录的关键字大于等于key,则向左移动指针high （执行操作--high）;否则将high所指记录移到low所指记录。

再从表的最左侧位置,依次向右搜索找到第-一个关键字大于key的记录和枢轴记
录交换。具体操作是:当low<high时，若low所指记录的关键字小于等于key,则向右移动
指针low (执行操作++low );否则将low所指记录与枢轴记录交换。

复步骤2和3，直至low与high相等为止。此时low或high的位置即为枢轴在此趟排
序中的最终位置，原表被分成两个子表。

在上述过程中，记录的交换都是与枢轴之间发生，每次交换都要移动3次记录，可以先将枢
轴记录暂存在r[0]的位置上，排序过程中只移动要与枢轴交换的记录，即只做r[low]或r[high]的
单向移动，直至一趟排序结束后再将枢轴记录移至正确位置上。

3.算法特点

由于记录是非顺次移动导致快速排序是不稳定排序

排序过程中需要定位表的下界和上界，所以适用于顺序结构，很少用于链式结构

当n较大时，在平均情况下快速排序是所有内部排序中速度最快的一种

故其适用于初始记录无序、n较大的情况

二、算法实践

1.Java代码

package TwentyOne_Challenge;public class DayEight{public static void main(String[] args) {int a[]={7,13,6,50,25,78,11,100};System.out.println("原来无序序列为：");for (int i = 0; i < a.length ; i++) {System.out.print(a[i]+" ");}System.out.println();System.out.println("经快速排序后：");//快速排序法quickSort(a);for (int i = 0; i < a.length ; i++) {System.out.print(a[i]+" ");}}private static void quickSort(int[] array) {quickSortFunc(array, 0, array.length-1);}private static void quickSortFunc(int[] array, int start, int end) {if (start >= end) return;//找基准值的下标int keyIndex = findKey(array, start, end);//对左子序列进行递归快速排序quickSortFunc(array, start, keyIndex-1);//对右子序列进行递归快速排序quickSortFunc(array, keyIndex+1, end);}private static int findKey(int[] array, int left, int right) {//取左边界元素为基准值，该位置“挖坑”int key = array[left];int start = left;int end = right;while (start < end) {//从右往左扫描，寻找比key小的记录while (start < end && array[end] >= key) {end--;}array[start] = array[end];//从左往右扫描，寻找比key大的记录while (start < end && array[start] <= key) {start++;}array[end] = array[start];}//start与end相等时的位置，即到达基准值位置array[start] = key;//返回基准值的下标return start;}
}

2.执行结果

3.讲解视频

快速排序算法

（注：视频来源于B站up主：codereasy）

三、复杂度分析

注：以下图片来自于教材《数据结构(C语言版)》——严蔚敏李冬梅吴伟民编著

1.时间复杂度

2.空间复杂度

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