每天一个数据结构——快速排序及Java实现

1、基本思想

        对于给定的一组记录，选择一个基准元素base,通常选择第一个元素，在最左边和最右边放两个哨兵i和j，先从最右边往左找到一个小于等于基准值的数，再从左边往右找到一个大于基准值的数，如果右边哨兵仍大于左边哨兵则交换两个值，重复以上直到左边哨兵不小于右边哨兵，这时将左边或右边哨兵出的值和基准值交换，一趟排序完成，此时基准值左边的都小于基准值，右边的都大于等于基准值。然后用同样的方法递归地排序左右两部分。可以参考点击打开链接。

2、复杂度分析

        快速排序之所比较快，因为相比冒泡排序，每次交换是跳跃式的。每次排序的时候设置一个基准点，将小于等于基准点的数全部放到基准点的左边，将大于等于基准点的数全部放到基准点的右边。这样在每次交换的时候就不会像冒泡排序一样每次只能在相邻的数之间进行交换，交换的距离就大的多了。因此总的比较和交换次数就少了，速度自然就提高了。当然在最坏的情况下，仍可能是相邻的两个数进行了交换。因此快速排序的最差时间复杂度和冒泡排序是一样的都是O(N2)，它的平均时间复杂度为O(NlogN)。其实快速排序是基于一种叫做“二分”的思想。

3、Java实现

/**
 * Description:快速排序
 * Author:acong
 * Date:2018/03/12
 */

public class QuickSort
{
    public static void quickSort(int[] arr, int low, int high)
    {
        //这里要先判断不然就出错了
        if(low>high)
        {
            return;
        }
        //定义两个哨兵和一个基准值
        int i = low;
        int j = high;
        int base = arr[low];
        while (i < j)
        {
            //从右边开始找小于等于base的值
            while(arr[j]>=base && i<j)
            {
                j--;
            }
            //从左边开始找大于base的数
            while (arr[i]<=base && i<j)
            {
                i++;
            }
            //满足条件交换
            if(i<j)
            {
                int t = arr[i];
                arr[i] = arr[j];
                arr[j] = t;
            }
        }
        //扫面一趟后交换i位置值和base值
        arr[low] = arr[i];
        arr[i] = base;
        //然后重复上面递归排序左端和右端
        quickSort(arr,low,j-1);
        quickSort(arr,j+1,high);
    }

    //测试
    public static void main(String[] args)
    {
        int[] testArr={9,2,3,7,5,8,4,7,20,17,23,0};
        quickSort(testArr,0,testArr.length-1);
        for(int value:testArr)
            System.out.println(value);
    }
}

输出为：
0
2
3
4
5
7
7
8
9
17
20
23