快速排序是对冒泡排序的一种改进。它的基本思想是:先设定一个中轴数据,通过一躺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比中轴数据 都要小,另一部分的所有数据都比中轴数据大,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。
假设要排序的数组是A[0]……A[N-1],首先任意选取一个中轴数据(通常选用第一个数据)作为关键数据,然后将所有比它小的数都放到它前面,所有比它大的数都放到它后面,这个过程称为一躺快速排序。一躺快速排序的算法是:
1)设置两个变量I、J,排序开始的时候I=0,J=N-1;
2)以第一个数组元素作为关键数据,赋值给X,即X=A[0];
3)从J开始向前搜索,即由后开始向前搜索(J=J-1),找到第一个小于X的值,两者交换;
4)从I开始向后搜索,即由前开始向后搜索(I=I+1),找到第一个大于X的值,两者交换;
5)重复第3、4步,直到I==J;
例如:待排序的数组A的值分别是:(初始关键数据X=49)
A[0] A[1] A[2] A[3] A[4] A[5] A[6]:
49 38 65 97 76 13 27
进行第一次交换后: ( 按照算法的第三步从后面开始找)
27 38 65 97 76 13 49
进行第二次交换后:(按照算法的第四步从前面开始找>X的值,65>49,两者交换)
27 38 49 97 76 13 65
进行第三次交换后:(按照算法的第五步将又一次执行算法的第三步从后开始找)
27 38 13 97 76 49 65
进行第四次交换后: (按照算法的第四步从前面开始找大于X的值,97>49,两者交换)
27 38 13 49 76 97 65
此时再执行第三步的时候就发现I==J,从而结束一躺快速排序,那么经过一躺快速排序之后的结果是:
27 38 13 49 76 97 65
即所以大于49的数全部在49的后面,所以小于49的数全部在49的前面。
快速排序就是递归调用此过程——在以49为中点分割这个数据序列,分别对前面一部分和后面
一部分进行类似的快速排序,从而完成全部数据序列的快速排序,最后把此数据序列变成一个有序的序列,
根据这种思想对于上述数组A的快速排序的全过程:
(1)进行一次快速排序之后划分为 {27 38 13} 49 {76 97 65}
(2)分别对前后两部分进行快速排序 {27 38 13} 经第三步和第四步交换后变成 {13 27 38} 完成排序。
(3){76 97 65} 经第三步和第四步交换后变成 {65 76 97} 完成排序。
代码实现:
package com.arithmetic; public class QuickSort { public static void main(String[] args) { int[] a = {49,38,65,97,76,13,27}; QuickSort sort = new QuickSort(); sort.quickSort(a); for(int i = 0; i < a.length; i++) { System.out.print(a[i] + " "); } } public void quickSort(int[] a) { if(a.length > 0) { quickSort(a,0,a.length - 1); } } private void quickSort(int[] a,int low, int high) { if(low < high) { int pivotIndex = sortAndGetPivotIndex(a,low,high); quickSort(a,low,pivotIndex - 1); quickSort(a,pivotIndex + 1,high); } } //一次排序 public int sortAndGetPivotIndex(int[] a, int low, int high) { int pivotIndex = low; while(low < high) { //步骤3 while(low <= high) { if(a[high] < a[pivotIndex]) { change(a,high,pivotIndex); pivotIndex = high; break; } high--; } //步骤4 while(low <= high) { if(a[low] > a[pivotIndex]) { change(a,low,pivotIndex); pivotIndex = low; break; } low++; } } return pivotIndex; } private void change(int a[], int indexA, int indexB) { if(indexA == indexB) { return; } int temp = a[indexA]; a[indexA] = a[indexB]; a[indexB] = temp; } }
其中上面的sortAndGetPivotIndex()方法可以简化点:
private int sortAndGetPivotIndex(int[] src, int start, int end) { int tmp = src[start]; //先把数组的第一个元素作为中轴 while (start < end) { while (start < end && src[end] >= tmp) { end--; } src[start] = src[end]; //比中轴小的记录移到低端 while (start < end && src[start] <= tmp) { start++; } src[end] = src[start]; //比中轴大的记录移到高端 } src[start] = tmp; //中轴记录到尾 return start; //返回中轴的位置 }
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