快速排序（Quick Sort）及优化

Posted 2021-12-01 yxmhl

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了快速排序（Quick Sort）及优化相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

原理介绍

通过一趟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都比另外一部分的所有数据都要小，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。

具体实现

左右指针法

实现说明

代码实现

  public static void sort1(int[] arr, int start, int end) {
      if (start >= end) {
          return;
      }
      int key = end;
      int left = start;
      int right = end - 1;
      int temp;
      //当left和right相遇时结束
      while (left < right) {
          //移动left至第一个大于基准的元素
          while (left < right && arr[left] <= arr[key]) {
              left++;
          }
          //移动right至第一个小于基准的元素
          while (left < right && arr[right] >= arr[key]) {
              right--;
          }
          //交换left和right元素
          temp = arr[left];
          arr[left] = arr[right];
          arr[right] = temp;
      }
      //交换相遇位置和基准
      if (arr[left] > arr[key]) {
          temp = arr[left];
          arr[left] = arr[key];
          arr[key] = temp;
      }
      //递归
      sort1(arr, start, left - 1);
      sort1(arr, right + 1, end);
  }

细节说明
1. 下面的代码为什么还要判断left < right？
```
 while (left < right && arr[left] <= arr[key]) 
```
  key是序列的最后一个，right是key前一个位置，如果arr[right]=arr[key]，满足arr[left]<=arr[key]，然后left++，这时候left就会移动到key的位置
2. 出了while循环并不是直接进行交换
```
 if (arr[left] > arr[key]) {
     temp = arr[left];
     arr[left] = arr[key];
     arr[key] = temp;
 }
```
  当left和right重合时，由于不满足left<right退出while循环不会继续右移left，若此时left元素依然小于基准元素则无需进行交换。

挖坑法

实现说明

代码实现

  public static void sort2(int[] arr, int start, int end) {
      if (start >= end) {
          return;
      }
      int mark = arr[end];
      int left = start;
      int right = end;
      int key = end;
      //当left和right重合时结束
      while (left < right) {
          //left右移至第一个大于基准的位置
          while (left < right && arr[left] <= mark) {
              left++;
          }
          //将left元素填入坑中，令left位置为新坑
          arr[key] = arr[left];
          key = left;
          //right左移至第一个小于基准的位置
          while (left < right && arr[right] >= mark) {
              right--;
          }
          //将right元素填入坑中，令right位置为新坑
          arr[key] = arr[right];
          key = right;
      }
      //将基准元素放入重合位置
      arr[left] = mark;
      sort2(arr, start, left - 1);
      sort2(arr, right + 1, end);
  }

由于坑位和right都为end，进行简化

  public static void sort3(int[] arr, int start, int end) {
      if (start >= end) {
          return;
      }
      int mark = arr[end];
      int left = start;
      int right = end;
      //当left和right重合时结束
      while (left < right) {
          //left右移至第一个大于基准的位置
          while (left < right && arr[left] <= mark) {
              left++;
          }
          //将left元素填入坑中，令left位置为新坑
          arr[right] = arr[left];
          //right左移至第一个小于基准的位置
          while (left < right && arr[right] >= mark) {
              right--;
          }
          //将right元素填入坑中，令right位置为新坑
          arr[left] = arr[right];
      }
      //将基准元素放入重合位置
      arr[left] = mark;
      sort2(arr, start, left - 1);
      sort2(arr, right + 1, end);
  }

前后指针法

实现说明

技术图片

代码实现

  public static void sort4(int[] arr, int start, int end){
      if (start >= end) {
          return;
      }
      int key = end;
      int cur = start;
      int pre = cur - 1;
      int temp;
      //结束循环时cur在基准处
      while (cur < key) {
          //当cur元素小于基准元素时才会pre++
          if (arr[cur] < arr[key] && ++pre != cur) {
              temp = arr[cur];
              arr[cur] = arr[pre];
              arr[pre] = temp;
          }
          cur++;
      }
      temp = arr[cur];
      arr[cur] = arr[++pre];
      arr[pre] = temp;
      sort4(arr, start, pre - 1);
      sort4(arr, pre + 1, end);
  }