图文讲解QuickSort快速排序算法

什么是快速排序？

快速排序由C. A. R. Hoare在1962年提出。它的基本思想是：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

算法原理

单单看以上解释还是有些模糊，可以通过实例来理解它，下面通过一组数据来进行排序过程的解析：
原数组：{3，7，2，9，1，4，6，8，10，5}
期望结果：{1，2，3，4，5，6，7，8，9，10}
花了点时间撸了下面这张快速排序示意图：

Demo步骤解析：

1.一开始选定数组的最后一个元素5作为基准值，也就是最终排序结果应该是以5为界限划分为左右两边。
2.从左边开始，寻找比5大的值，然后与5进行调换(因为如果比5小的值本来就应该排在5前面，比5大的值调换之后就去到了5的后面)，一路过来找到了7，将7与5调换，结束此次遍历。
3.从右边开始，由于7已经是上一轮排好序的便不再动它，从10开始，一路向左遍历，寻找比5小的值，然后与5进行调换(因为如果比5大的值本来就应该排在5后面，比5小的值调换之后就去到了5的后前面)，一路过来找到了4，将4与5调换，结束此次遍历。
4.从左边开始，由于3和4都是前两轮已经排好序的便不再动它，从2开始，一路向右遍历，寻找比5大的值，然后与5进行调换（道理同步骤2），一路过来找到了9，将9与5调换，结束此次遍历。
5.从右边开始，由于排在9后面的那几个数字都是上几轮排好序的便不再动它，从1开始，一路向右遍历，寻找比5小的值，然后与5进行调换(道理同步骤3)，一下子就找到了1，将1与5调换，结束此次遍历。
6.这个时候，发现5的左右两边都是排好序了的，所以结束此轮排序，5的左右两边抽出来各自进行下一轮的排序，规则同上，直到无法再拆分下去，即完成了整体的快速排序

算法实现

/**  * 快速排序  * @author IT_ZJYANG  */  public class QuickSort {      /**      * 将数组的某一段元素进行划分，小的在左边，大的在右边      * @param a      * @param start      * @param end      * @return      */      public static int divide(int[] a, int start, int end){          //每次都以最右边的元素作为基准值          int base = a[end];          //start一旦等于end，就说明左右两个指针合并到了同一位置，可以结束此轮循环。          while(start < end){              while(start < end && a[start] <= base)                  //从左边开始遍历，如果比基准值小，就继续向右走                  start++;              //上面的while循环结束时，就说明当前的a[start]的值比基准值大，应与基准值进行交换              if(start < end){                  //交换                  int temp = a[start];                  a[start] = a[end];                  a[end] = temp;                  //交换后，此时的那个被调换的值也同时调到了正确的位置(基准值右边)，因此右边也要同时向前移动一位                  end--;              }                 while(start < end && a[end] >= base)                  //从右边开始遍历，如果比基准值大，就继续向左走                  end--;              //上面的while循环结束时，就说明当前的a[end]的值比基准值小，应与基准值进行交换              if(start < end){                  //交换                  int temp = a[start];                  a[start] = a[end];                  a[end] = temp;                  //交换后，此时的那个被调换的值也同时调到了正确的位置(基准值左边)，因此左边也要同时向后移动一位                  start++;              }             }          //这里返回start或者end皆可，此时的start和end都为基准值所在的位置          return end;      }      /**      * 排序      * @param a      * @param start      * @param end      */      public static void sort(int[] a, int start, int end){          if(start > end){              //如果只有一个元素，就不用再排下去了              return;          }           else{              //如果不止一个元素，继续划分两边递归排序下去              int partition = divide(a, start, end);              sort(a, start, partition-1);              sort(a, partition+1, end);          }      }  }  

public static void main(String[] args) {      int[] a = new int[]{2,7,4,5,10,1,9,3,8,6};      int[] b = new int[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};      int[] c = new int[]{10,9,8,7,6,5,4,3,2,1};      int[] d = new int[]{1,10,2,9,3,2,4,7,5,6};      sort(a, 0, a.length-1);      System.out.println("排序后的结果：");      for(int x : a){          System.out.print(x+" ");      }  }  

打印结果：

算法优缺点

快速排序最“快”的地方在于左右两边能够快速同时递归排序下去，所以最优的情况是基准值刚好取在无序区的中间，这样能够最大效率地让两边排序，同时最大地减少递归划分的次数。此时的时间复杂度仅为O(NlogN)。
快速排序也有存在不足的情况，当每次划分基准值时，得到的基准值总是当前无序区域里最大或最小的那个元素，这种情况下基准值的一边为空，另一边则依然存在着很多元素(仅仅比排序前少了一个)，此时时间复杂度为O(N*N)。

快速排序的速度快慢关键在于基准值的选取，它决定了划分次数以及比较次数，决定了快排的效率，因此，还有一些针对于基准值选取的优化方法，例如“三数据取中法”等，能够有效优化快速排序存在的不足之处。