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java快速排序详解

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java快速排序详解

文章目录

一、快排原理二、实例操作三、实战代码四、总结


一、快排原理
    从待排序区间选择一个数,作为基准值(pivot);遍历整个待排序区间,将比基准值小的(可等于)放到基准值左边,将比基准值大的(可等于)放到基准值右边;采用分治思想,对左右两个小区间按照同样的方式处理,直到小区间长度=1(说明已有序)或者小区间长度=0(说明没有数据可排了).
二、实例操作

我们现在有如下数据(红字代表数组下标),要求从小到大排序。

我们定义3个变量start、end、tmp,这里默认start在下标0的位置,end在下标9的位置。

将start位置的数据(这里是6)拿出来,放到tmp里,从end位置开始向前找,如果end位置的数据比tmp里的数据大,end–,反之,end位置的数据给到start位置

示例如下:

1.start位置数据给到tmp

2.判断:end位置上是8,tmp位置上是6,8比6大,end–

3.判断:end位置上是10,tmp位置上是6,10比6大,end–


4.判断:end位置上是5,tmp位置上是6,5比6小,end数据给到start位置

到这里,start位置的空补上了,end又空出来了,怎么办?举一反三——前面end是往前找比tmp小的数据,那我们start就是往后找比tmp大的数据

示例如下:


5.判断:start位置上是5,tmp位置上是6,5比6小,start++
6.判断:start位置上是1,tmp位置上是6,1比6小,start++
7.判断:start位置上是2,tmp位置上是6,2比6小,start++
8.判断:start位置上是7,tmp位置上是6,7比6大,start位置的值给end位置

到这里start又空出来位置了,end继续向前找比tmp小的数据
9.判断:end位置上是7,tmp位置上是6,7比6大,end–
10.判断:end位置上是4,tmp位置上是6,4比6小,end位置数据给start位置


到这里,end位置再次空缺,start开始向后走,找比tmp大的数据
11.判断:start位置上是4,tmp位置上是6,4比6小,start++
12.判断:start位置上是9,tmp位置上是6,9比6大,start位置数据给end位置


start再次空出,同样的,继续end往前找比tmp小的
11.判断:end位置上是9,tmp位置上是6,9比6大,end–
12.判断:end位置上是3,tmp位置上是6,3比6小,end位置数据给start位置


end位置再次空出,我们老样子,start向后找比tmp大的,我们start往后一走,发现与end相遇了,这个时候,把tmp里的值给start(end也一样,此时end位置就是start位置)



这个end与start相遇的位置,我们也叫基准位置,这里用变量pivot表示
走完上面的全部步骤,我们发现,基准左边的数<=基准<=基准右边的数

那会有同学说:“啊,你这走完一遍,也没有全部从小到大排序啊!”,请不要急,刚刚只是第一步。找到基准之后,分而治之,分别重复上面操作递归基准的左边和右边。

(这里仅以左边为例)

1.start的数据放到tmp里:

2.end向前找比tmp小的数据
判断:end位置上是3,tmp位置上是5,3比5小,end位置数据给start位置


3.start开始向后找比tmp大的数据
判断:start位置上是3,tmp位置上是5,3比5小,start++
判断:start位置上是1,tmp位置上是5,1比5小,start++
判断:start位置上是2,tmp位置上是5,2比5小,start++
判断:start位置上是4,tmp位置上是5,4比5小,start++

4.start与end相遇,tmp位置数据给到start(end也可以,两者都一样)


到这里新的基准产生。

再对新基准的左右进行同样的递归,
5的左边:(这里省略上述同样操作)
5的右边:没有数据,也就是小区间长度=0(说明没有数据可排了).

ps:上述方法也就是常说的挖坑法

三、实战代码

代码如下(示例):

public static void quickSort(int[]array){
        //这里是为了接口统一,读者也可以直接用里面的quick
        quick(array,0, array.length-1);
    }

    public static void quick(int[]arr,int left,int right){
        if(left>=right){
            return;
        }
        int pivot=partition(arr,left,right);//找基准
        quick(arr,left,pivot-1);//递归基准坐边
        quick(arr, pivot+1, right);//递归基准右边
        //找基准类似一棵二叉树
    }
    private static int partition(int[]arr,int start,int end){
        //找基准,挖坑法
        int tmp=arr[start];
        while(start=tmp){
                //为什么多加一个start=tmp一直成立,end一直--,最后越界访问到arr[-1]
                end--;
            }
            //end下标遇到了tmp的值
            arr[end]=arr[start];
        }
        arr[start]=tmp;
        //相遇位置就是基准位置
        return start;//这里start和end一样,return end也可以
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[]arr={6,1,2,7,9,3,4,5,10,8};
        quickSort(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        //[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
    }

运行结果如下:


四、总结
    在待排序区间选择一个基准值(我这里是选择最左边的数据)做循环与递归,使得小的数在基准左,大的数在基准右继续分治处理基准左边和右边的区间
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