排序算法 #7 双路快排

博客聚焦于双路快排算法,介绍其基本思想,即选基准元素,对其后元素从左右同时考察,使基准前后元素符合大小关系,再对前后部分重复操作。还通过动画演示了具体过程,并提及后续会学习新内容。

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欢迎来到算法小课堂,今天讲解的内容是双路快排。

双路快排的基本思想是:

一、选择一个元素作为基准元素。

二、对于基准元素后面的元素,同时从左往右和从右往左进行考察。一次考察结束之后,基准元素前面的元素都是小于等于基准元素值的,其后面的元素都是大于等于基准元素值的。

三、对基准元素前面的元素和基准元素后面的元素,分别重复上述两个步骤,直到每一部分为空或只包含一个元素时,双路快排结束。

01

动画演示

定义变量b,指向数组中的第一个元素;定义变量e指向数组的末尾元素。

定义变量i,指向变量b所指向的下一个元素;定义变量j指向末尾元素。

我们将变量b所指向的元素4作为基准元素。

接着,我们先看变量i所指向的元素,在这里变量i指向元素2小于基准元素4,不做操作。

变量i向后移动一个位置,此时变量i指向的元素4等于基准元素4,不做操作。

变量i继续向后移动一个位置,此时变量i指向的元素9大于基准元素4,从左往右的考察先停止。

接着看变量j所指向的元素。在这里变量j指向的元素4等于基准元素4,不做操作。

变量j继续向前移动一个位置,此时变量j所指向的元素6大于基准元素4,不做操作。

变量j继续向前移动一个位置,此时变量j所指向的元素3小于基准元素4,从右往左的考察停止。

接下来需要做的就是将变量i和变量j所指向的元素进行位置交换。

交换位置之后,数组元素顺序如下图。

接着分别将变量i向后移动一个位置,变量j向前移动一个位置。

此时,变量i的值大于变量j的值。需要做的是将变量b所指向的基准元素4和变量j所指向的元素3进行位置交换。

完成位置交换后,基准元素4前面的元素都是小于等于基准元素的,而其后面的元素都是大于等于基准元素的。

对于小于等于基准元素的部分和大于等于基准元素的部分,分别重复上述过程,直到每一部分为空或只包含一个元素时双路快排结束。

02

代码实现

public static void sort(int[] arr) {
    quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
}


public static void quickSort(int[] arr, int b, int e) {
    if (b >= e) {
        return;
    }


    int p = partition(arr, b, e);
    // 对基准元素的前面元素进行快排
    quickSort(arr, 0, p - 1);
    // 对基准元素的后面元素进行快排
    quickSort(arr, p + 1, e);
}


private static int partition(int[] arr, int b, int e) {
    // 基准元素
    int basicValue = arr[b];


    int i = b +1, j = e;


    while (true) {
        // 从左往右考察
        while (i <= e && arr[i] - basicValue <= 0) {
            i++;
        }


        // 从右往左考察
        while (j >= b + 1 && arr[j] - basicValue >= 0) {
            j--;
        }


        // 如果i大于j,则表示所有元素考察完毕
        if (i > j) {
            break;
        }


        swap(arr, i, j);
        i++;
        j--;
    }


    swap(arr, b, j);
    return j;
}




private static void swap(int[] arr, int m, int n) {
    int temp = arr[m];
    arr[m] = arr[n];
    arr[n] = temp;
}

感谢您的阅读。如有错误,欢迎在公众号后台留言指出。

下一篇我们将学习新的内容,敬请期待。

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