排序算法之快速排序

排序算法之快速排序

前2段是废话可直接看第3段，coding多年一些常见算法及原理还是记得的，平时习惯了IDE去 “.” 出一些方法，在跳槽面试中让编写算法及优化时也是抓瞎，其实算法原理应该是上动态图片更直观些的，无奈曾经遇到过大神制作的动图没有保存，自己又比较笨拙不会制作，但文章结尾会贴出本人参照较好的文章供大家一起分析。

在此也声明下，本人学习期间会参照一些老师及大神的书籍或博客，个人认为我不懂就要和懂的人学习知识并吸收总结成自己的，这其实没有什么丢人的，所以博客、代码均通过收集资料分析、编写、优化、测试及总结整理后书写博客与大家分享，目的在于自我加深印象，分享及传播知识。希望大家就实际问题相互学习探讨，请勿互掐。

快速排序：采用 三数取中法+分治法+挖坑填数

三数取中法：为提升效率避免分组不合理的情况，比如逆序数组，提前将数组选左中右3个数将数组排序分割，之后再进行分治法排序，图解可参照参考博客[2] 的三数取中法 。

分治法：将数组从中分割开2部分，1变2，2变4，4变8…分割后在进行排序。

挖坑填数：本质是元素交换。先把基准值挖出来，位置留出来为坑1；从后向前找到比基准小的元素挖出来，此位置为坑2，将元素填到坑1中；从前往后找到比基准大的元素挖出来，此位置为坑3，放到刚才挖的坑2中；将基准值填补到坑3中，然后分治递归快排。总结就是挖了三个坑：坑1（基准坑）、坑2、坑3，有了三块土：土1（基准值）、土2、土3，土2填坑1，土3填坑2，土1（基准值）填坑3，图解可参照参考博客[1] 的快速排序。

直接上测试代码：

import java.util.Arrays;

/**
 * @Author: Wenx
 * @Description: 快速排序
 * @Date: Created in 2020/3/6 17:35
 * @Modified By：
 */
public class QuickSort<T extends Comparable<T>> implements Sort<T> {
    @Override
    public void sort(T[] values) {
        int size = values.length;
        int low = 0;
        int high = size - 1;
        sort(values, low, high);
    }

    private void sort(T[] values, int low, int high) {
        if (low < high) {
            dealPivot(values, low, high);
            int pivotIdx = partition(values, low, high);
            sort(values, low, pivotIdx - 1);
            sort(values, pivotIdx + 1, high);
        }
    }

    private void dealPivot(T[] values, int low, int high) {
        int mid = (low + high) / 2;
        if (values[low].compareTo(values[mid]) == 1) {
            swap(values, low, mid);
        }
        if (values[low].compareTo(values[high]) == 1) {
            swap(values, low, high);
        }
        if (values[high].compareTo(values[mid]) == -1) {
            swap(values, high, mid);
        }
        swap(values, high - 1, mid);
    }

    private int partition(T[] values, int low, int high) {
        int l = low;
        int r = high;
        // 挖坑1：保存基准的值
        T pivot = values[low];
        while (l < r) {
            // 挖坑2：从后向前找到比基准小的元素，插入到基准位置坑1中
            while (l < r && values[r].compareTo(pivot) > -1) {
                r--;
            }
            values[l] = values[r];
            // 挖坑3：从前往后找到比基准大的元素，放到刚才挖的坑2中
            while (l < r && values[l].compareTo(pivot) < 1) {
                l++;
            }
            values[r] = values[l];
        }
        // 基准值填补到坑3中，准备分治递归快排
        values[l] = pivot;
        return l;
    }

    private void swap(T[] values, int a, int b) {
        T t = values[a];
        values[a] = values[b];
        values[b] = t;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Integer[] values = {1, 5, 4, 3, 2, 6, 7, 8, 9};
        Sort<Integer> sort = new QuickSort<>();
        long startTime = System.nanoTime();
        sort.sort(values);
        long endTime = System.nanoTime();
        System.out.printf("耗时：%d ns, %s\n", endTime - startTime, Arrays.toString(values));
    }
}

留个接口方便后续操作：

/**
 * @Author: Wenx
 * @Description: 排序接口
 * @Date: Created in 2020/3/5 17:15
 * @Modified By：
 */
public interface Sort<T extends Comparable<T>> {
    void sort(T[] values);
}

总结：重点在于理解原理，使之变为自己的知识，编码可参照众多实现形式，每个人理解及想法均有差异，结合他人及自己想法转化实践就好了~

参考博客：

[1] https://blog.youkuaiyun.com/dp_dp/article/details/80543290

[2] https://blog.youkuaiyun.com/jiangtianjiao/article/details/88929408