快速排序——Java代码实现

快速排序

1. 基本思想

快速排序是对冒泡排序的一种改进，采用分治法的思想，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。

2. 排序流程

快速排序算法通过多次比较和交换来实现排序，以从小到大排序为例，其排序流程如下：

定义一个中值（一般是数组第一个元素），通过中值将数组分为两个部分
将小于等于中值的元素集中在数组左半部分，将大于等于中值的元素集中在数组右半部分
即数组的左半部分的值，均小于或等于中值，数组的右半部分的值，均大于或等于中值
此时，又可以将数组的左半部分作为一个新的数组，右半部分也作为一个新的数组，重复上述按中值将数组分为两个部分的过程
可以看出，此过程为递归过程，通过递归先将左半部分排好序，然后将右半部分排好序，即全数组都排好了序

3.排序步骤（图解）

下图只展示第一趟排序的过程，往下每一趟过程都重复此过程，只是数组的边界值发生变化

4.Java代码实现快速排序

4.1函数代码：

    public static int[] quickSort(int arr[],int left,int right) {int pivot = arr[left];//轴值int i = left;//左下标int j = right;//右下标while (i < j) {//在右边找到一个比中值小或者相等的值while (i < j && arr[j] > pivot) {j--;}//在左边找到一个比中值大或者相等的值while (i < j && arr[i] < pivot) {i++;}//在i和j没有相遇时，如果 arr[i] == arr[j] 此时让i+1//即让arr[i+1] 与arr[j]进行交换 ，使两个相同的数在一起if (arr[i] == arr[j] && i < j) {i++;} else {//交换int temp = arr[i];arr[i] = arr[j];arr[j] = temp;}}//左半部递归if (i-1 > left) {arr=quickSort(arr,left,i-1);}//右半部递归if (j+1 < right) {arr=quickSort(arr,j+1,right);}return arr;}

4.2测试：

测试用例：4，6，1，3，2，5 （与上图用例一致）

public class QuickSort {public static void main(String[] args) {int[] arr = {4,6,1,3,2,5};arr = quickSort(arr, 0, arr.length - 1);System.out.println("经过快速排序后的结果为：" + Arrays.toString(arr));}
}

测试结果：

5.算法分析

时间复杂度
- 最差：O(N^2)，退化为冒泡排序
- 最优：O(NlogN)
- 平均：O(NlogN)
空间复杂度
- 递归调用消耗栈空间，因此为O(logN)
快排是一个不稳定的排序算法
- 33 33* 排序之后可能会变成 33* 33，即快速排序无法保证相等的元素的相对位置不变

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