快速排序(Quicktsort)之Java实现

快速排序算法介绍

快速排序和归并排序都使用分治法来设计算法，区别在于归并排序把数组分为两个基本等长的子数组，分别排好序之后还要进行归并(Merge)操作，而快速排序拆分子数组的时候显得更有艺术，取一个基准元素，拆分之后基准元素左边的元素都比基准元素小，右边的元素都不小于基准元素，这样只需要分别对两个子数组排序即可，不再像归并排序一样需要归并操作。基准元素的选取对算法的效率影响很大，最好的情况是两个子数组大小基本相当。为简单起见，我们选择最后一个元素，更高级的做法可以先找一个中位数并把中位数与最后一个元素交换，之后再进行相同的操作步骤。拆分是快速排序的核心。快速排序的最坏运行时间是O(n²)，但期望的运行时间是O(nlgⁿ)。

快速排序算法Java实现

1. 把数组拆分为两个子数组加上一个基准元素: 选取最后一个元素作为基准元素，index变量记录最近一个小于基准元素的元素所在的位置，初始化为start- 1，发现新的小于基准元素的元素，index加1。从第一个元素到倒数第二个元素，依次与基准元素比较，小于基准元素，index加1，交换位置index和当前位置的元素。循环结束之后index+1得到基准元素应该在的位置，交换index+1和最后一个元素。
2. 分别排序[start, index], 和[index+2, end]两个子数组

如《插入排序(Insertsort)之Java实现》一样，先实现一个数组工具类。代码如下:

[java] view plain copy

1. public class ArrayUtils {  
2.       
3.         public static void printArray(int[] array) {  
4.             System.out.print("{");  
5.             for (int i = 0; i < array.length; i++) {  
6.                 System.out.print(array[i]);  
7.                 if (i < array.length - 1) {  
8.                     System.out.print(", ");  
9.                 }  
10.             }  
11.             System.out.println("}");  
12.         }  
13.   
14.         public static void exchangeElements(int[] array, int index1, int index2) {  
15.             int temp = array[index1];  
16.             array[index1] = array[index2];  
17.             array[index2] = temp;  
18.         }  
19.     }  

快速排序的Java实现以及测试代码如下:

[java] view plain copy

1. public class QuickSort {  
2.   
3.     public static void main(String[] args) {  
4.         int[] array = { 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, -1, -2, -3 };  
5.   
6.         System.out.println("Before sort:");  
7.         ArrayUtils.printArray(array);  
8.   
9.         quickSort(array);  
10.   
11.         System.out.println("After sort:");  
12.         ArrayUtils.printArray(array);  
13.     }  
14.   
15.     public static void quickSort(int[] array) {  
16.         subQuickSort(array, 0, array.length - 1);  
17.     }  
18.   
19.     private static void subQuickSort(int[] array, int start, int end) {  
20.         if (array == null || (end - start + 1) < 2) {  
21.             return;  
22.         }  
23.   
24.         int part = partition(array, start, end);  
25.   
26.         if (part == start) {  
27.             subQuickSort(array, part + 1, end);  
28.         } else if (part == end) {  
29.             subQuickSort(array, start, part - 1);  
30.         } else {  
31.             subQuickSort(array, start, part - 1);  
32.             subQuickSort(array, part + 1, end);  
33.         }  
34.     }  
35.   
36.     private static int partition(int[] array, int start, int end) {  
37.         int value = array[end];  
38.         int index = start - 1;  
39.   
40.         for (int i = start; i < end; i++) {  
41.             if (array[i] < value) {  
42.                 index++;  
43.                 if (index != i) {  
44.                     ArrayUtils.exchangeElements(array, index, i);  
45.                 }  
46.             }  
47.         }  
48.   
49.         if ((index + 1) != end) {  
50.             ArrayUtils.exchangeElements(array, index + 1, end);  
51.         }  
52.   
53.         return index + 1;  
54.     }  
55. }