快速排序（QuickSort）原理及Java 实现

快速排序（QuickSort ）是常用到的效率比较高的一种排序算法，在面试过程中也经常提及。下面就详细讲解一下他的原理、给出一个Java版本的实现。

快速排序思想：

通过对数据元素集合Rn 进行一趟排序划分出独立的两个部分。其中一个部分的关键字比另一部分的关键字小。然后再分别对两个部分的关键字进行一趟排序，直到独立的元素只有一个，此时整个元素集合有序。

快速排序的过程——挖坑填数法（这是一个很形象的名称），对一个元素集合R[ low ... high ] ,首先取一个数（一般是R[low] ）做参照 ， 以R[low]为基准重新排列所有的元素。

所有比R[low]小的放前面，所有比R[low] 大的放后面，然后以R[low]为分界，对R[low ... high] 划分为两个子集和，再做划分。直到low >=  high 。

比如：对R={37, 40, 38, 42, 461, 5, 7, 9, 12}进行一趟快速排序的过程如下(注:下面描述的内容中元素下表从 0 开始)：

原始序列3740384246157912一：high-->low1240384246157912一：low --> high1240384246157940二：high-->low129384246157940二：low --> high1293842461573840三：high --> low129742461573840三：low -->high1297424615423840四：high --> low129754615423840四：low --> high12975461461423840一趟排序结果1297537461423840

开始选取基准 base = 37，初始位置下表 low = 0 ， high = 8  ， 从high=8，开始如果R[8] < base ,  将high位置中的内容写入到R[low]中, 将high位置空出来, low = low +1 ;

从low开始探测，由于low=1 ， R[low] > base ,所以将R[low]写入到R[high] , high = high -1 ;

检测到low < high ,所以第一趟快速排序仍需继续:

此时low=1，high=7，因为 R[high] < base ,所以将 R[high] 写入到到R[low]中,low = low + 1;

从low开始探测,low = 2 , R[low] >base ,所以讲R[low]写入到R[high]，high=high-1;

继续检测到 low 小于high

此时low=2，high=6，同理R[high] < base ,将R[high] 写入到R[low]中，low=low+1;

从low继续探测,low = 3 , high=6 , R[low] > base , 将R[low]写入到R[high]中，high = high-1;

继续探测到low小于high

此时low=3，high=5，同理R[high] < base,将R[high]写入到R[low]中，low = low +1；

从low继续探测，low = 4，high=5，由于R[low] > base , 将R[low]写入到R[high]中，high = high -1 ;

此时探测到low == high == 4 ；该位置即是base所在的位置，将base写入到该位置中.

然后再对子序列Rs1 = {12,9,7,5} 和 Rs2={461,42,38,40}做一趟快速排序，直到Rsi中只有一个元素，或没有元素。

（注: 在以上表单中可以看到一趟排序中有一些重复的数据（原始数据中没有重复的数据），这是因为没有清除该位置的数据，我们在特定的时间看该内存块的数据依然是它，直到下一次将数据写入该位置位置 —— 在此该位置的数据是一个没有意义脏数据，称之为 “坑”）

快速排序的Java实现：

[java] view plain copy

 

1. private static boolean isEmpty(int[] n) {  
2.         return n == null || n.length == 0;  
3.     }  
4.   
5.     // ///////////////////////////////////////////////////  
6.     /** 
7.      * 快速排序算法思想——挖坑填数方法： 
8.      *  
9.      * @param n 待排序的数组 
10.      */  
11.     public static void quickSort(int[] n) {  
12.         if (isEmpty(n))  
13.             return;  
14.         quickSort(n, 0, n.length - 1);  
15.     }  
16.   
17.     public static void quickSort(int[] n, int l, int h) {  
18.         if (isEmpty(n))  
19.             return;  
20.         if (l < h) {  
21.             int pivot = partion(n, l, h);  
22.             quickSort(n, l, pivot - 1);  
23.             quickSort(n, pivot + 1, h);  
24.         }  
25.     }  
26.   
27.     private static int partion(int[] n, int start, int end) {  
28.         int tmp = n[start];  
29.         while (start < end) {  
30.             while (n[end] >= tmp && start < end)  
31.                 end--;  
32.             if (start < end) {  
33.                 n[start++] = n[end];  
34.             }  
35.             while (n[start] < tmp && start < end)  
36.                 start++;  
37.             if (start < end) {  
38.                 n[end--] = n[start];  
39.             }  
40.         }  
41.         n[start] = tmp;  
42.         return start;  
43.     }  

在代码中有这样一个函数：

[java] view plain copy

 

1. public static void quickSortSwap(int[] n, int l, int h)  

该函数可以实现，元素集合中特定的  l  到  h 位置间的数据元素进行排序。

关于快速排序就写到这里了。