快速排序

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数据结构与算法

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本文介绍了一种改进的快速排序算法实现，该算法采用三数取中法选择枢纽元，并结合插入排序提高排序效率。通过具体代码示例展示了如何在Java中实现此算法，并给出了一组随机生成的数据进行性能测试。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

import java.util.Arrays;
import java.util.Random;

/**
 * Created by Alan on 2016/12/26.
 */
public class QuickSort {
    public static final int CUTOFF=10;
    public static <T>void print(T[] data){
        System.out.println(Arrays.toString(data));
    }
    public static <T extends Comparable<?super T>>void swap(T[] data,int a,int b){
            T t=data[a];
            data[a]=data[b];
            data[b]=t;
    }

    /**
     * 取得枢纽元
     * 将数组最左元素、最右元素和中间元素这3个元素做比较，比较之后将最小元素放最左边，较大元素放中间，最大元素放最右边
     * 较大元素即为枢纽元
     * 这么一来，最左边元素一定是小元素，一定分在小元素数组里面；最右边元素一定是大元素，一定分在大元素数组里面。所以在后面进行快排的时候，这两个数据不用参与比较
     * 于是，将枢纽元与倒数第二个元素交换位置，即倒数第二个元素成了枢纽元
     * @param data 数组
     * @param left 最左元素的索引
     * @param right 最右元素的索引
     * @param <T> 数组类型
     * @return 返回倒数第二个位置的元素
     */
    public static <T extends Comparable<?super T>>T median(T[] data,int left,int right){
        int center=(left+right)/2;
        if(data[left].compareTo(data[center])>0){
            swap(data,left,center);
        }
        if(data[left].compareTo(data[right])>0){
            swap(data,left,right);
        }
        if(data[center].compareTo(data[right])>0){
            swap(data,center,right);
        }
        swap(data,center,right-1);
        return data[right-1];
    }
    public static <T extends Comparable<?super T>>void quickSort(T[] data,int left,int right){
        //当数组的大小大于10时，进行快速排序；当数组大小小于或等于10时，进行插入排序
        if(left+CUTOFF<right+1){
            T pivot=median(data,left,right);    //枢纽元
            int i=left;
            int j=right-1;
            for(;;){
                while(data[++i].compareTo(pivot)<0){}
                while(data[--j].compareTo(pivot)>0){}
                if(i<j){
                    swap(data,i,j);
                }else{
                    break;
                }
            }
            swap(data,i,right-1);
            quickSort(data,left,i-1);
            quickSort(data,i+1,right);
        }else{
            insertionSort(data, left, right);
        }
    }

    /**
     * 插入排序
     * @param data 数组
     * @param left 通过插入排序进行排序的起始位置
     * @param right 通过插入排序进行排序的末尾位置
     * @param <T> 数组类型
     */
    public static <T extends Comparable<?super T>>void insertionSort(T[] data,int left,int right){
        int j;
        for(int i=left+1;i<=right;i++){
            T t=data[i];
            for(j=i;j>left && data[j-1].compareTo(t)>0;j--){
                data[j]=data[j-1];
            }
            data[j]=t;
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        Random rnd=new Random();
        Integer[] temp=new Integer[10000000];
        for(int x=0;x<temp.length;x++){
            temp[x]=rnd.nextInt(10000000);
        }
        long start=System.currentTimeMillis();
        quickSort(temp,0,temp.length-1);
        long end=System.currentTimeMillis();
        print(temp);
        System.out.println((end-start)+"ms");
    }
}