Java排序算法分析与实现：快排冒泡排序选择排序插入排序归并排序

Posted 2020-10-22 乐呵呵的小码农

一、概述：

　　上篇博客介绍了常见简单算法：冒泡排序、选择排序和插入排序。本文介绍高级排序算法：快速排序和归并排序。在开始介绍算法之前，首先介绍高级算法所需要的基础知识：划分、递归，并顺带介绍二分查找算法。

二、划分：

　　划分是快速排序的前提，即把数据分为两组，大于特定值的数据在一组，小于特定值的数据在另一组。快速排序即是由划分和递归操作来完成的。

（1）原理：

　　定义一个阈值，分别从最左面和最右面向中间遍历元素，左面找到一个大于阈值的数据便停止，右边找到一个小于阈值的数据便停止，如果此时左右两边都还没有走到中间，则交换左面大于阈值的数据和右面小于阈值的数据；重复上述过程，直到左面指针和右面指针相遇，此时左面数据均小于阈值，右面数据均大于阈值，划分结束。划分结束后，数据仍然是无序的，但更接近于有序。

（2）例子：

　　待划分数据：7, 6, 9, 8, 5,1，假设阈值为5

　　第一轮：左指针指向7，右指针指向1，左指针向后移，右指针向左移，发现左面第一个大于5的元素7，右面第一个小于5的元素1，交换7和1的位置，结果：1,6,9,8,5,7；

　　第二轮：从6开始找大于5的数字，找到6，右边从5起找小于5的数字，找到1，但此时由于6在1的右面，，即右指针<左指针，左右指针交叉，此时划分结束。原数列被划分为两部分，左侧子数列只有一个元素，即为1，其为小于阈值的子数列；右侧子数列包括5个元素，均为大于阈值5的元素。

（3）代码实现：

package com.test.insertsort;

/**
 * 划分、递归、快排
 * @author bjh
 *
 */
public class QuickSort {
    
    /**待排序、划分数组*/
    private int[] array;
    /**数组长度*/
    private int length;
    
    public QuickSort(int[] array){
        this.array = array;
        this.length = array.length;
    }
    
    /**
     * 打印元素
     */
    public void printArray(){
        for(int i=0; i<length; i++){
            System.out.print(array[i]+" ");
        }
        System.out.println();
    }
    
    
    /**
     * 划分
     * @return 划分的分界点
     */
    public int partition(int left, int right, int pivot){
        //左指针的起点，left-1是由于在后面的循环中，每循环一次左指针都要右移，
        //这样可以确保左指针从左边第一个元素开始，不然是从第二个开始
        int leftpoint = left-1;
        //右指针的起点，right+1是由于后面的循环中，每循环一次右指针都要左移，
        //这样可以确保右指针从最右边开始，不然是从倒数第二个开始
        int rightpoint = right+1;
        while(true){
            //找到左边大于pivot的数据，或者走到了最右边仍然没有找到比pivot大的数据
            while(leftpoint<right && array[++leftpoint]<pivot);
            //找到右边小于pivot的数据，或者走到了最左边仍然没有找到比pivot小的数据
            while(rightpoint>left && array[--rightpoint]>pivot);
            //左指针和右指针重叠或相交
            if(leftpoint >= rightpoint){
                break;
            }else{
                //交换左边大的和右边小的数据
                swap(leftpoint,rightpoint);
            }
        }
        //返回分界点，即右边子数组中最左边的点
        return leftpoint;
    }
    
    
    /**
     * 交换数据
     */
    public void swap(int leftpoint,int rightpoint){
        int temp = array[leftpoint];
        array[leftpoint] = array[rightpoint];
        array[rightpoint] = temp;
    }
    
    public static void main(String args[]){
        int[] array = {99,78,26,17,82,36,9,81,22,100,30,20,17,85};
        QuickSort qs = new QuickSort(array);
        System.out.println("划分前的数据为：");
        qs.printArray();
        int bound = qs.partition(0, array.length-1, 50);
        System.out.println("划分后的数据为：");
        qs.printArray();
        System.out.println("划分的分界点为：" + array[bound] + "，分界点的坐标为：" + bound);
    }

}

运行结果为：

持续更新中。。。。