快速排序又稱分區(qū)交換排序(partition-exchange sort),簡稱快排,一種排序算法。
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在平均狀況下,排序n個項(xiàng)目要O(nlog n)(大O符號)次比較。在最壞狀況下則需要 O(n^2)次比較,但這種狀況并不常見。事實(shí)上,快速排序O(nlog n)通常明顯比其他算法更快,因?yàn)樗膬?nèi)部循環(huán)(inner loop)可以在大部分的架構(gòu)上很有效率地達(dá)成。
快速排序使用分治法(Divide and conquer)策略來把一個序列(list)分為較小和較大的2個子序列,然后遞歸地排序兩個子序列。
步驟為:
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挑選基準(zhǔn)值:從數(shù)列中挑出一個元素,稱為“基準(zhǔn)”(pivot)。
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分割:重新排序數(shù)列,所有比基準(zhǔn)值小的元素?cái)[放在基準(zhǔn)前面,所有比基準(zhǔn)值大的元素?cái)[在基準(zhǔn)后面(與基準(zhǔn)值相等的數(shù)可以到任何一邊)。在這個分割結(jié)束之后,對基準(zhǔn)值的排序就已經(jīng)完成。
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遞歸排序子序列:遞歸地將小于基準(zhǔn)值元素的子序列和大于基準(zhǔn)值元素的子序列排序。
遞歸到最底部的判斷條件是數(shù)列的大小是零或一,此時該數(shù)列顯然已經(jīng)有序。
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選取基準(zhǔn)值有數(shù)種具體方法,此選取方法對排序的時間性能有決定性影響。
代碼實(shí)現(xiàn):
public class QuickSort { public static void main(String[] args) { int[] arr = SortUtil.randomArr(6); SortUtil.printArr(arr); // sort(arr,0,arr.length-1); sort1(arr,0,arr.length-1); // int[] arr1= netherlands(arr,0,arr.length-1); // SortUtil.printArr(arr1); SortUtil.printArr(arr); } /** * 快排1.0,時間復(fù)雜度O(n2),找出以arr[right]為界的中間位置,小于等于的放左邊,大于等于的放右邊 * 分為左右2個區(qū)域,每個區(qū)域重復(fù)上面的步驟,直到最后left=right * @param arr * @param left * @param right */ public static void sort(int[] arr,int left,int right){ if(left>=right){return;} int mid = partition(arr,left,right); sort(arr,left,mid-1); sort(arr,mid+1,right); } /** * 快排2.0 以arr[right]作為中間值,最差情況時間復(fù)雜度O(n2),平均時間復(fù)雜度為 O(n logn) * @param arr * @param left * @param right */ public static void sort1(int[] arr,int left,int right){ if(left>=right){return;} int[] mid = netherlands(arr,left,right); sort1(arr,left,mid[0]-1); sort1(arr,mid[1]+1,right); } private static int partition(int[] arr, int left, int right) { if (left > right) { return -1; } if (left == right) { return left; } int lessEqual = left - 1; int index = left; while (index < right) { // 情況1,當(dāng)前位置小于等于標(biāo)記值,當(dāng)前位置不動,標(biāo)記右移 if (arr[index] <= arr[right]) { lessEqual++; // 擴(kuò)大小于等于區(qū)域 SortUtil.swap(arr, index, lessEqual); } index++; } // 右邊界位置和大于區(qū)域的起始位置交換 SortUtil.swap(arr, ++lessEqual, right); return lessEqual; } /** * 荷蘭國旗問題 * @param arr * @param left * @param right * @return */ private static int[] netherlands(int[] arr,int left,int right){ if(left>right){ return new int[]{-1,-1}; } if(left==right){ return new int[]{left,right}; } int lessEqual = left-1; int i = left; int more = right; while (i<more){ // 1.i位置==arr[right],i++ if (arr[i]==arr[right]){ i ++; } // 2.i位置<arr[right],i位置與小于區(qū)域右一個位置交換 else if (arr[i]<arr[right]){ SortUtil.swap(arr,++lessEqual,i++); } // 3.i位置>arr[right],i位置與大于區(qū)域左一個位置交換,i不動 else if(arr[i]>arr[right]){ SortUtil.swap(arr,i,--more); } } SortUtil.swap(arr,right,more); return new int[]{lessEqual+1,more}; } }