快速排序的些许总结(JAVA)

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


  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。

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