圖文詳解JAVA實(shí)現快速排序

高快省的排序算法

有沒(méi)有既不浪費空間又可以快一點(diǎn)的排序算法呢？那就是“快速排序”啦！光聽(tīng)這個(gè)名字是不是就覺(jué)得很高端呢。

假設我們現在對“6 1 2 7 9 3 4 5 10 8”這個(gè)10個(gè)數進(jìn)行排序。首先在這個(gè)序列中隨便找一個(gè)數作為基準數（不要被這個(gè)名詞嚇到了，就是一個(gè)用來(lái)參照的數，待會(huì )你就知道它用來(lái)做啥的了）。為了方便，就讓第一個(gè)數6作為基準數吧。接下來(lái)，需要將這個(gè)序列中所有比基準數大的數放在6的右邊，比基準數小的數放在6的左邊，類(lèi)似下面這種排列：

3 1 2 5 4 6 9 7 10 8

在初始狀態(tài)下，數字6在序列的第1位。我們的目標是將6挪到序列中間的某個(gè)位置，假設這個(gè)位置是k?，F在就需要尋找這個(gè)k，并且以第k位為分界點(diǎn)，左邊的數都小于等于6，右邊的數都大于等于6。想一想，你有辦法可以做到這點(diǎn)嗎？

排序算法顯神威

方法其實(shí)很簡(jiǎn)單：分別從初始序列“6 1 2 7 9 3 4 5 10 8”兩端開(kāi)始“探測”。先從右往左找一個(gè)小于6的數，再從左往右找一個(gè)大于6的數，然后交換他們。這里可以用兩個(gè)變量i和j，分別指向序列最左邊和最右邊。我們?yōu)檫@兩個(gè)變量起個(gè)好聽(tīng)的名字“哨兵i”和“哨兵j”。剛開(kāi)始的時(shí)候讓哨兵i指向序列的最左邊（即i=1），指向數字6。讓哨兵j指向序列的最右邊（即=10），指向數字。

首先哨兵j開(kāi)始出動(dòng)。因為此處設置的基準數是最左邊的數，所以需要讓哨兵j先出動(dòng)，這一點(diǎn)非常重要（請自己想一想為什么）。哨兵j一步一步地向左挪動(dòng)（即j–），直到找到一個(gè)小于6的數停下來(lái)。接下來(lái)哨兵i再一步一步向右挪動(dòng)（即i++），直到找到一個(gè)數大于6的數停下來(lái)。最后哨兵j停在了數字5面前，哨兵i停在了數字7面前。 

現在交換哨兵i和哨兵j所指向的元素的值。交換之后的序列如下：

6 1 2 5 9 3 4 7 10 8 

到此，第一次交換結束。接下來(lái)開(kāi)始哨兵j繼續向左挪動(dòng)（再友情提醒，每次必須是哨兵j先出發(fā)）。他發(fā)現了4（比基準數6要小，滿(mǎn)足要求）之后停了下來(lái)。哨兵i也繼續向右挪動(dòng)的，他發(fā)現了9（比基準數6要大，滿(mǎn)足要求）之后停了下來(lái)。此時(shí)再次進(jìn)行交換，交換之后的序列如下：

6 1 2 5 4 3 9 7 10 8

第二次交換結束，“探測”繼續。哨兵j繼續向左挪動(dòng)，他發(fā)現了3（比基準數6要小，滿(mǎn)足要求）之后又停了下來(lái)。哨兵i繼續向右移動(dòng)，糟啦！此時(shí)哨兵i和哨兵j相遇了，哨兵i和哨兵j都走到3面前。說(shuō)明此時(shí)“探測”結束。我們將基準數6和3進(jìn)行交換。交換之后的序列如下：

3 1 2 5 4 6 9 7 10 8

到此第一輪“探測”真正結束。此時(shí)以基準數6為分界點(diǎn)，6左邊的數都小于等于6，6右邊的數都大于等于6?；仡櫼幌聞偛诺倪^(guò)程，其實(shí)哨兵j的使命就是要找小于基準數的數，而哨兵i的使命就是要找大于基準數的數，直到i和j碰頭為止。

OK，解釋完畢?，F在基準數6已經(jīng)歸位，它正好處在序列的第6位。此時(shí)我們已經(jīng)將原來(lái)的序列，以6為分界點(diǎn)拆分成了兩個(gè)序列，左邊的序列是“3 1 2 5 4”，右邊的序列是“9 7 10 8”。接下來(lái)還需要分別處理這兩個(gè)序列。因為6左邊和右邊的序列目前都還是很混亂的。不過(guò)不要緊，我們已經(jīng)掌握了方法，接下來(lái)只要模擬剛才的方法分別處理6左邊和右邊的序列即可?，F在先來(lái)處理6左邊的序列現吧。

左邊的序列是“3 1 2 5 4”。請將這個(gè)序列以3為基準數進(jìn)行調整，使得3左邊的數都小于等于3，3右邊的數都大于等于3。好了開(kāi)始動(dòng)筆吧

如果你模擬的沒(méi)有錯，調整完畢之后的序列的順序應該是：

2 1 3 5 4

OK，現在3已經(jīng)歸位。接下來(lái)需要處理3左邊的序列“2 1”和右邊的序列“5 4”。對序列“2 1”以2為基準數進(jìn)行調整，處理完畢之后的序列為“1 2”，到此2已經(jīng)歸位。序列“1”只有一個(gè)數，也不需要進(jìn)行任何處理。至此我們對序列“2 1”已全部處理完畢，得到序列是“1 2”。序列“5 4”的處理也仿照此方法，最后得到的序列如下：

1 2 3 4 5 6 9 7 10 8

對于序列“9 7 10 8”也模擬剛才的過(guò)程，直到不可拆分出新的子序列為止。最終將會(huì )得到這樣的序列，如下

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

到此，排序完全結束。細心的同學(xué)可能已經(jīng)發(fā)現，快速排序的每一輪處理其實(shí)就是將這一輪的基準數歸位，直到所有的數都歸位為止，排序就結束了。下面上個(gè)霸氣的圖來(lái)描述下整個(gè)算法的處理過(guò)程。 

這是為什么呢？

快速排序之所比較快，因為相比冒泡排序，每次交換是跳躍式的。每次排序的時(shí)候設置一個(gè)基準點(diǎn)，將小于等于基準點(diǎn)的數全部放到基準點(diǎn)的左邊，將大于等于基準點(diǎn)的數全部放到基準點(diǎn)的右邊。這樣在每次交換的時(shí)候就不會(huì )像冒泡排序一樣每次只能在相鄰的數之間進(jìn)行交換，交換的距離就大的多了。因此總的比較和交換次數就少了，速度自然就提高了。當然在最壞的情況下，仍可能是相鄰的兩個(gè)數進(jìn)行了交換。因此快速排序的最差時(shí)間復雜度和冒泡排序是一樣的都是O(N2)，它的平均時(shí)間復雜度為O(NlogN)。其實(shí)快速排序是基于一種叫做“二分”的思想。我們后面還會(huì )遇到“二分”思想，到時(shí)候再聊。先上代碼，如下

代碼實(shí)現：

public class QuickSort {
    public static void quickSort(int[] arr,int low,int high){
        int i,j,temp,t;
        if(low>high){
            return;
        }
        i=low;
        j=high;
        //temp就是基準位
        temp = arr[low];
 
        while (i<j) {
            //先看右邊，依次往左遞減
            while (temp<=arr[j]&&i<j) {
                j--;
            }
            //再看左邊，依次往右遞增
            while (temp>=arr[i]&&i<j) {
                i++;
            }
            //如果滿(mǎn)足條件則交換
            if (i<j) {
                t = arr[j];
                arr[j] = arr[i];
                arr[i] = t;
            }
 
        }
        //最后將基準為與i和j相等位置的數字交換
         arr[low] = arr[i];
         arr[i] = temp;
        //遞歸調用左半數組
        quickSort(arr, low, j-1);
        //遞歸調用右半數組
        quickSort(arr, j+1, high);
    }
 
 
    public static void main(String[] args){
        int[] arr = {10,7,2,4,7,62,3,4,2,1,8,9,19};
        quickSort(arr, 0, arr.length-1);
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }
}

輸出為
1
2
2
3
4
4
7
7
8
9
10
19
62

總結

到此這篇關(guān)于JAVA實(shí)現快速排序的文章就介紹到這了,更多相關(guān)JAVA快速排序內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！