排序算法之快速排序

一、算法思想

　　快速排序(Quick Sort)使用分治法策略。它的基本思想是：选择一个基准数，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。

二、算法流程

(1) 从数列中挑出一个基准值。

(2) 将所有比基准值小的摆放在基准前面，所有比基准值大的摆在基准的后面(相同的数可以到任一边)；在这个分区退出之后，该基准就处于数列的中间位置。

(3) 递归地把"基准值前面的子数列"和"基准值后面的子数列"进行排序。

 

 

 

 

 三、算法实现

//快速排序
static class QuickSort implements Sort {
    @Override
    public String sortName() {
        return "快速排序";
    }
    @Override
    public Comparable[] sort(Comparable[] data) {
        int lo = 0, hi = data.length - 1;
        sort(data, lo, hi);
        return data;
    }
    //递归体
    private static void sort(Comparable[] data, int lo, int hi) {
        if(hi <= lo) return;
        int partition = partition(data, lo, hi);
        sort(data, lo, partition - 1);
        sort(data, partition + 1, hi);
    }
    //分组
    private static int partition(Comparable[] data, int lo, int hi) {
        //确定分界值
        Comparable key = data[lo];
        //定义两个指针，分别指向待切分元素的最小索引处和最大索引处的下一个位置
        int left = lo, right = hi + 1;
        //切分
        while(true) {
            //先从左往右扫描，移动right指针，找到一个比分界值小的元素，停止
            while(!Sort.greater(key, data[--right])) {
                if(right == lo) break;
            }
            //再从左往右扫描，移动left指针，找到一个比分界值大的元素，停止
            while(!Sort.greater(data[++left], key)) {
                if(left == hi) break;
            }
            //判断left>=right，如果是，则证明元素扫描完毕，结束循环，如果不是，则交换元素即可
            if(left >= right) {
                break;
            } else {
                Sort.swap(data, left, right);
            }
        }
        //交换分界值
        Sort.swap(data, lo, right);
        return right;
    }
}

四、算法分析

复杂度

稳定性

快速排序出于性能上的考虑，牺牲了算法的稳定性。虽然可以改变交换规则，使得算法保持稳定性，但却牺牲了性能，对于一个排序算法而言，这是得不偿失的，除非是上下文有稳定性方面的需求，否则，不建议改变交换规则。