Java排序算法 - 快速排序

快速排序算法

思路:选择基准数,将所有小于基准数的移动到基准数的左边,大于的移动到右边,之后采用分治思想,递归调用。

步骤如下:

首先,需要一个待排序的数组。

待排序数组

将第一个数,也就是8作为基准数,分别在数组头和尾各设置一个哨兵A和B。
哨兵A和B

哨兵B负责向左移动,找到一个小于基准数的值之后停下,将值B位置的值赋值给A所在位置,也就是将8改成7,将A的位置向后移动一位。(因为目的是将小于基准数的值放到基准数左边,7已经小于8了,所以A = A + 1,将A指向20的位置)

哨兵B移动

之后A开始移动,发现本身位置20大于temp,那么不用继续移动了,直接将20赋值给B所在位置,B向前移动一位。(同理)


哨兵A移动

第一次移动的一定是B哨兵而不是哨兵A,读者可以先自己思考为什么这样做,后面会给出答案。

移动到下图的时候注意,此时应该是B继续向前搜索小于temp的值。


判断A是否小于B

结果发现,当B移动到A位置时,发现也没有找到小于temp的数,这时就需要把temp这个基准数插入到这个位置,结束一轮寻找。


插入基准数

至此我们发现,8左边的数都小于8,右边的数都大于8,这就完成了一次操作。

之后采用分治法,将8左边的序列当作一个数组,右边的序列当做一个数组,对两个数组都进行上面的操作(也就是重新传入排序方法中,进行递归调用)。

总结

  • 主要的判断条件是A是否小于B,如果小于B就结束寻找将基准数插入。
  • 为什么一定要从哨兵B先开始呢?其实自己实验一下就能知道为什么。

首先移动哨兵A,找到大于temp的值,也就是20,之后将20赋值给B的所在位置。
哨兵A移动

这里如果赋值了的话,那么15就变成20,15这个数就丢失了,你可能会想,我可以拿一个数先把15记录下来呀,这样做可以,我们假设用temp1记录下15,之后继续向下走,我们走到最后,如下图。


最后

将基准数8加入到arr[3]这个位置。那么temp1该如何处理呢,赋值到arr[0]位置吗,如果这样做,那8的左边就出现了一个大于8的数字,违反了快速排序的条件。

全部代码如下

/**
 * Created by ShouJingGuo on 2018/3/14.
 * 快速排序
 */
public class QuickSort<T> {
    private Comparator<T> comparator;

    QuickSort(Comparator<T> comparator){
        if(comparator == null){
            throw new NullPointerException("比较器不能为null");
        }
        this.comparator = comparator;
    }

    public void quickSort(T[] arr){
        int i = 0, j = arr.length - 1;
        quickSort(arr, i, j);
    }

    private void quickSort(T[] arr, int left, int right){
        if(left < right) {
            int i = left, j = right;
            T temp = arr[left];
            while (i < j) {
                while ((i < j) && (comparator.compare(temp, arr[j]) < 0)) {
                    j--;
                }
                if (i < j) {
                    arr[i++] = arr[j];
                }

                while ((i < j) && (comparator.compare(temp, arr[i]) > 0)) {
                    i++;
                }
                if (i < j) {
                    arr[j--] = arr[i];
                }
            }
            arr[i] = temp;
            quickSort(arr, left, i - 1);
            quickSort(arr, i + 1, right);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Integer arr[] = {10,50,24,11,68,20,41,0,24,25,4,7,94,15,5,44,66};
        QuickSort<Integer> quickSort = new QuickSort<>(new IntegerComparator());
        quickSort.quickSort(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }
}
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