JAVA快速排序递归算法

快速排序
分为双边循环法和单边循环法，先来双边循环法，双边循环法是使用双指针，首先，选定基准元素pivot，并且设置两个指针left和right，指向数列的最左和最右两个元素。接下来进行第1次循环，从right指针开始，让指针所指向的元素和基准元素做比较。如果大于或等于pivot，则指针向左移动；如果小于pivot，则right指针停止移动，切换到left指针。轮到left指针行动，让指针所指向的元素和基准元素做比较。如果小于或等于pivot，则指针向右移动；如果大于pivot，则left指针停止移动。然后交换两个数据,完成一次循环,移动到重合时,让重合点和基准元素进行交换,完成一轮.
这是交换代码

private static int partition(int[] arr, int startIndex, int endIndex) {
// 取第一个位置的元素作为基准元素（也可以选择随机位置）
int pivot = arr[startIndex];
int left = startIndex;左指针
int right = endIndex;右指针

while( left != right) {
//控制right指针比较并左移
while(left<right && arr[right] > pivot){
right--;
}
//控制left指针比较并右移
while( left<right && arr[left] <= pivot) {
left++;
}
//交换left和right指向的元素
if(left<right) {
int p = arr[left];
arr[left] = arr[right];
arr[right] = p;
}
}
//pivot和指针重合点交换
arr[startIndex] = arr[left];
arr[left] = pivot;
return left;
}

单边循环法,开始和双边循环法相似，首先选定基准元素pivot。同时，设置一个mark指针指向数列起始位置，这个mark指针代表小于基准元素的区域边界。
接下来，从基准元素的下一个位置开始遍历数组。如果遍历到的元素大于基准元素，就继续往后遍历。如果遍历到的元素小于基准元素，则需要做两件事：第一，把mark指针右移1位，因为小于pivot的区域边界增大了1；第二，让最新遍历到的元素和mark指针所在位置的元素交换位置，因为最新遍历的元素归属于小于pivot的区域。
这是交换代码

private static int partitionV2(int[] arr, int startIndex, int endIndex) {
// 取第一个位置的元素作为基准元素（也可以选择随机位置）
int pivot = arr[startIndex];
int mark = startIndex;

for(int i=startIndex+1; i<=endIndex; i++){
if(arr[i]<pivot){
mark ++;
int p = arr[mark];
arr[mark] = arr[i];
arr[i] = p;
}
}

不管用哪种方法,递归的方法都是一样的

public static void quickSort(int[] arr, int startIndex, int endIndex) {
// 递归结束条件：startIndex大等于endIndex的时候
if (startIndex >= endIndex) {
return;
}
// 得到基准元素位置
int pivotIndex = partition(arr, startIndex, endIndex);
// 根据基准元素，分成两部分递归排序
quickSort(arr, startIndex, pivotIndex - 1);
quickSort(arr, pivotIndex + 1, endIndex);
}

看一下实现的总代码吧

package sort;import java.util.Arrays;public class Quicksort {public static void quickSort(int[] arr, int startIndex, int endIndex) {// 递归结束条件：startIndex大等于endIndex的时候if (startIndex >= endIndex) {return;}// 得到基准元素位置int pivotIndex = partition(arr, startIndex, endIndex);// 根据基准元素，分成两部分递归排序quickSort(arr, startIndex, pivotIndex - 1);quickSort(arr, pivotIndex + 1, endIndex);
}/*** 分治（双边循环法）* @param arr     待交换的数组* @param startIndex    起始下标* @param endIndex    结束下标*/private static int partition(int[] arr, int startIndex, int endIndex) {// 取第一个位置的元素作为基准元素（也可以选择随机位置）int pivot = arr[startIndex];int left = startIndex;int right = endIndex;while( left != right) {//控制right指针比较并左移while(left<right && arr[right] > pivot){right--;}//控制left指针比较并右移while( left<right && arr[left] <= pivot) {left++;}//交换left和right指向的元素if(left<right) {int p = arr[left];arr[left] = arr[right];arr[right] = p;}}//pivot和指针重合点交换arr[startIndex] = arr[left];arr[left] = pivot;return left;}/*** 分治（单边循环法）* @param arr     待交换的数组* @param startIndex    起始下标* @param endIndex    结束下标*/private static int partitionV2(int[] arr, int startIndex, int endIndex) {// 取第一个位置的元素作为基准元素（也可以选择随机位置）int pivot = arr[startIndex];int mark = startIndex;for(int i=startIndex+1; i<=endIndex; i++){if(arr[i]<pivot){mark ++;int p = arr[mark];arr[mark] = arr[i];arr[i] = p;}}arr[startIndex] = arr[mark];arr[mark] = pivot;return mark;}public static void main(String[] args) {int[] arr = new int[] {4,4,6,5,3,2,8,1};quickSort(arr, 0, arr.length-1);System.out.println(Arrays.toString(arr));}}

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