基于Java实现的快速排序

快速排序（Quicksort）是对冒泡排序的一种改进。它的基本思想是：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序列。

编码思路就上述可得：

1、选择基数：选择一个基数base，即作为第二步数组分割的各元素比较的基础数值，一般可以选择数组的第一个元素作为基数。

2、数组分割：将数组分成两个子序列，左边都比基数小，右边都比基数大。

3、递归：对两个子序列进行递归快排，直到子数组为空或者子数组只有一个元素。

作为最基本的也是出现频率最高的排序算法，具体的排序步骤可以参考下图（来源百度）：

以数组{49,38,65,97,76,13,27,49}为例，选择第一个元素49为基准
初始化关键字： [49,38,65,97,76,13,27,49]

public static void quickSort(int[] a, int low, int high) {
    if (low > high) { // 递归结束条件
        return;
    }
    int i = low;
    int j = high;
    int base = a[i]; // 选取基数base

    while (i < j) {
        while (i < j && a[j] >= base) { // 从右边开始循环地寻找第一个比base小的元素
            j--;
        }
        if (i < j) { // 找到第一个比base小的元素后，则将当前值复制给a[i]，将该元素调整至基数的左边
        
            a[i] = a[j];
            i++;
        }
        while (i < j && a[i] < base) { // 从左边循环地寻找第一个比base大的元素
            i++;
        }
        if (i < j) { // 找到第一个比base小的元素后，则将当前值复制给a[j]，将该元素调整至基数的右边
            a[j] = a[i];
            j--;
        }
    }
    a[i] = base; // 进行一趟排序后i j两个指针已经重合，再将记录的base赋值给a[i]，至此，a[i]左变的元素都比a[i]小，右边的元素都比a[i]大
    quickSort(a, low, i - 1); // 递归排序左变的子数组
    quickSort(a, i + 1, high); // 递归排序右边的子数组
}

注意：快速排序是递归地对子序列进行排序，递归的实现则必须要有结束条件，代码中的

if (low > high) {
   return;
}

这段代码就是递归结束条件，如果缺少结束条件，则必然会出现爆栈的问题。

为什么快速排序是从右边开始循环的？

这里我们需要明白的一点是，快排的循环从哪边开始取决于我们选取基数base的策略。我们一般习惯性地选取序列的第一个元素作为base，那么循环就要从右边开始。

从右边开始循环的前提是我们选取最左边的元素作为基数base，这样就能保证在每一趟排序后（i j两个指针重合）a[i] = a[j]都小于base，最终才能保证a[i] = base复制后，左边的元素都比a[i]小，右边的都比a[i]大。如果选取的基数base是数组的最右边的元素，那么循环需要从左边开始。