前言
最近不太忙,有空oj上刷刷水题,遇到几道排序题目,鄙人习惯用java语言,也深知很多直接用java封装好的sort函数能够直接解决问题。但所谓饮水思源,项目之外,还是应该多多关注众多排序算法的内部细节。就先总结平均效率最高的快速排序算法吧。
特点
平均效率最高,但不稳定。平均时间复杂度o(nlogn),最坏时间复杂度o(n^2)。
思路(升序)
快速排序基于比较和分治,核心是先让一个元素找准其位置,使其左边的元素都不比它大,右边的元素都不比它小。然后再使其左边集合和右边集合都递归下去,直到最终有序。
方法
- 选取一个基准(参照物),默认选择第一个元素(当然选择其他元素也可以)。并确定两个游标,左游标和右游标。
- 右游标从右到左扫描,若发现一个小于基准的元素,停止扫描,将该元素赋值到基准位置,同时新的基准位置调整到该元素原来位置。倘若没发现,则当左右游标重合时停止扫描。
- 左游标从左向右扫描,若发现一个大于基准的元素,停止扫描,将该元素赋值到基准位置,同时新的基准位置调整到该元素原来位置。倘若没发现,则当左右游标重合时停止扫描。
- 2和3一直进行,直到左右游标重合,即基准已找到其位置,将基准值赋值到游标重合位置。
- 虽然已经确定了基准的位置,但总体来看并不一定是有序的,则还需要对其左边集合和右边集合分别进行排序,使用递归即可。
例子
代码实现
public static void quickSort(int a[],int l, int r) {
if(l < r) {
int s = a[l]; //基准
int i = l; //左游标
int j = r; //右游标
while(i < j) {
//从右向左扫描,当左右游标重合或者扫描到小于基准的值时扫描停止
while(i < j && a[j] > s) {
j--;
}
//将小于基准的值赋值到基准位,右游标位置为新的基准位
a[i] = a[j];
//从左向右扫描,当左右游标重合或者扫描到大于基准的值时扫描停止
while(i < j && a[i] < s) {
i++;
}
//将大于基准的值赋值到基准位,左游标位置为新的基准位
a[j] = a[i];
}
//左右游标重合,基准值的最终位确定
a[j] = s;
//对左边部分递归
quickSort(a,l,i-1);
//对右边部分递归
quickSort(a,j+1,r);
}
}
这是升序的实现,如要排成降序,可在扫描时改变判断方向,即从右到左找大于基准的,从左到右找小于基准的。很容易实现,这里就不多说了。
结语
根据快速排序的算法可以知道,快速排序并非在任何情况都是最优的,比如说当集合是有序的时候,基准选到了最大或者最小的元素,这样每次只能定一个元素的位置,就等于冒泡排序了,时间复杂度变成了o(n^2)。不过绝大数情形,快速排序是优于其他排序的。