【数据结构与算法】：交换排序之快速排序（手绘图解+LeetCode原题）

一、快速排序

1.什么是快速排序？

快速排序是交换排序的一种，本质上快速排序就是采用“分而治之”的策略（分治法），将问题规模减小，再而对问题分别进行处理的排序算法。

2.快速排序的基本原理。

快速排序的原理：在已有元素中，任选一个元素作为“基准”，根据“基准”，将未排序元素划分为两个子序列，一个子序列的元素均小于基准元素，而另一个子序列的元素均大于基准元素，然后递归地对这两个子序列进行排序。

快速排序示意图（44为基准）：

3.实现快速排序的具体过程。

①选取一个元素作为基准，与末尾元素交换位置。
②设置两个指针（Low和High），分别指向首元素与倒数第二个元素。

③Low指针由左向右扫描，其位置左侧放置的都是遍历过的或交换过的小于基准的元素；
—High指针从右向左扫描，其位置右侧放置的都是遍历过的或交换过的大于基准的元素。
—首先是Low指针向后扫描，遇到大于基准的元素停止；
—然后是High指针向前扫描，遇到小于基准的元素停止。
④在指针还未错位时（在 Low < High 时），将 High 和 Low 指向的元素交换位置。

⑤重复上述操作，直至 High指针 和 Low指针 错位




⑥错位后停止，将基准元素与指针Low指向元素交换位置，至此，我们成功将小于基准的元素放在其左，大于基准的元素放于其右！
——这代表我们成功完成了一次划分，以基准为边界分别划分成小于和大于基准的两个子序列。

⑦递归地对两个子序列，用同样的方法进行快速排序即可。

二、算法优化

需注意：
—在特殊情况下，比如在序列基本有序的情况下，若每次划分得到的两个子序列都是1比（N-1）的情况时，快速排序执行时间复杂度接近于冒泡排序的O（N²）。
—为了避免最坏结果，我们需要在下标为Low，High，（Low+High）/ 2的三个元素中取得中间值元素作为序列的基准，这样有可能避免最坏情况。

三、快速排序代码实现（优化后）。

import java.util.Arrays;

/**
 * @author .29.
 * @create 2022-09-09 21:37
 */
public class QuickSort {
   
   
    public static void main(String[] args) {
   
   
        int[] arr = {
   
   85,12,59,36,62,44,43,94,7,35,52};//案例
        String str1 = Arrays.toString(arr);
        Qsort(arr,0,arr.length - 1);        //进行快速排序
        String str2 = Arrays.toString(arr);            //转换为字符串方便输出展示

        System.out.println(str1);                      //原序列输出
        System.out.println(str2);                      //快速排序后
    }

    public static void Qsort(int[] arr,int left,int right){
   
   
        if(left < right){