Java 快速排序(QuickSort)原理及实现代码

 更新时间:2014年01月16日 15:36:02   作者:  
这篇文章主要介绍了Java 快速排序(QuickSort)原理及实现代码,有需要的朋友可以参考一下

快速排序(QuickSort )是常用到的效率比较高的一种排序算法,在面试过程中也经常提及。下面就详细讲解一下他的原理、给出一个Java版本的实现。

快速排序思想:

通过对数据元素集合Rn 进行一趟排序划分出独立的两个部分。其中一个部分的关键字比另一部分的关键字小。然后再分别对两个部分的关键字进行一趟排序,直到独立的元素只有一个,此时整个元素集合有序。

快速排序的过程——挖坑填数法(这是一个很形象的名称),对一个元素集合R[ low ... high ] ,首先取一个数(一般是R[low] )做参照 , 以R[low]为基准重新排列所有的元素。

所有比R[low]小的放前面,所有比R[low] 大的放后面,然后以R[low]为分界,对R[low ... high] 划分为两个子集和,再做划分。直到low >=  high 。

比如:对R={37, 40, 38, 42, 461, 5, 7, 9, 12}进行一趟快速排序的过程如下(注:下面描述的内容中元素下表从 0 开始):

原始序列 37 40 38 42 461 5 7 9 12
一:high-->low 12 40 38 42 461 5 7 9 12
一:low --> high 12 40 38 42 461 5 7 9 40
二:high-->low 12 9 38 42 461 5 7 9 40
二:low --> high 12 9 38 42 461 5 7 38 40
三:high --> low 12 9 7 42 461 5 7 38 40
三:low -->high 12 9 7 42 461 5 42 38 40
四:high --> low 12 9 7 5 461 5 42 38 40
四:low --> high 12 9 7 5 461 461 42 38 40
一趟排序结果 12 9 7 5 37 461 42 38 40

开始选取基准 base = 37,初始位置下表 low = 0 , high = 8  , 从high=8,开始如果R[8] < base ,  将high位置中的内容写入到R[low]中, 将high位置空出来, low = low +1 ;

从low开始探测,由于low=1 , R[low] > base ,所以将R[low]写入到R[high] , high = high -1 ;

检测到low < high ,所以第一趟快速排序仍需继续:

此时low=1,high=7,因为 R[high] < base ,所以将 R[high] 写入到到R[low]中,low = low + 1;

从low开始探测,low = 2 , R[low] >base ,所以讲R[low]写入到R[high],high=high-1;

继续检测到 low 小于high


此时low=2,high=6,同理R[high] < base ,将R[high] 写入到R[low]中,low=low+1;

从low继续探测,low = 3 , high=6 , R[low] > base , 将R[low]写入到R[high]中,high = high-1;

继续探测到low小于high

此时low=3,high=5,同理R[high] < base,将R[high]写入到R[low]中,low = low +1;

从low继续探测,low = 4,high=5,由于R[low] > base , 将R[low]写入到R[high]中,high = high -1 ;

此时探测到low == high == 4 ;该位置即是base所在的位置,将base写入到该位置中.

然后再对子序列Rs1 = {12,9,7,5} 和 Rs2={461,42,38,40}做一趟快速排序,直到Rsi中只有一个元素,或没有元素。

(注: 在以上表单中可以看到一趟排序中有一些重复的数据(原始数据中没有重复的数据),这是因为没有清除该位置的数据,我们在特定的时间看该内存块的数据依然是它,直到下一次将数据写入该位置位置 —— 在此该位置的数据是一个没有意义脏数据,称之为 “坑”)

快速排序的Java实现:

复制代码 代码如下:

private static boolean isEmpty(int[] n) {
        return n == null || n.length == 0;
    }

    // ///////////////////////////////////////////////////
    /**
     * 快速排序算法思想——挖坑填数方法:
     *
     * @param n 待排序的数组
     */
    public static void quickSort(int[] n) {
        if (isEmpty(n))
            return;
        quickSort(n, 0, n.length - 1);
    }

    public static void quickSort(int[] n, int l, int h) {
        if (isEmpty(n))
            return;
        if (l < h) {
            int pivot = partion(n, l, h);
            quickSort(n, l, pivot - 1);
            quickSort(n, pivot + 1, h);
        }
    }

    private static int partion(int[] n, int start, int end) {
        int tmp = n[start];
        while (start < end) {
            while (n[end] >= tmp && start < end)
                end--;
            if (start < end) {
                n[start++] = n[end];
            }
            while (n[start] < tmp && start < end)
                start++;
            if (start < end) {
                n[end--] = n[start];
            }
        }
        n[start] = tmp;
        return start;
    }

在代码中有这样一个函数:

复制代码 代码如下:

 public static void quickSortSwap(int[] n, int l, int h)

该函数可以实现,元素集合中特定的  l  到  h 位置间的数据元素进行排序。
关于快速排序就写到这里了。

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