面试算法：快速排序

原理:

快速排序由C. A. R. Hoare在1962年提出。它的基本思想是：通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小，然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。

算法分析

• 以数组的第一个元素为哨兵元素，让其他元素和它比较大小；(记住这时候第一个元素位置是口的，因为里面的值被作为哨兵元素保存起来了)
• 开始从数组尾部往前循环得到一个小于哨兵元素的 元素A ，把该 元素A 放到第一个元素位置（也就是哨兵元素位置上，因为哨兵元素位置是空的）；（这时候要记住 元素A 的位置是空的了）
• 开始从数组头部往后循环得到一个大于哨兵元素的 元素B ，把该 元素B 放在上一步中移出的 元素A 的位置上；
• 依次循环上面3、4步，直到最后一个元素为止，那么最后一个元素就存放哨兵元素了。
• 把小于哨兵元素的那一部分和大于哨兵元素的那一部分分别递归调用本函数，依次递归排序好所有元素；

平均时间复杂度

快速排序的平均时间复杂度也是：O(nlogn)
快速排序最差的情况下时间复杂度为：O( n^2 )

空间复杂度

最优的情况下空间复杂度为：O(logn)
最差的情况下空间复杂度为：O( n )

public class QuickSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = { 49, 38, 65, 97, 23, 22, 76, 1, 5, 8, 2, 0, -1, 22 };
        quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
        System.out.println("排序后:");
        for (int i : arr) {
            System.out.println(i);
        }
    }

    private static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {

        if (low < high) {
            // 找寻基准数据的正确索引
            int index = getIndex(arr, low, high);

            // 进行迭代对index之前和之后的数组进行相同的操作使整个数组变成有序
            quickSort(arr, 0, index - 1);
            quickSort(arr, index + 1, high);
        }

    }

    private static int getIndex(int[] arr, int low, int high) {
        // 基准数据
        int tmp = arr[low];
        while (low < high) {
            // 当队尾的元素大于等于基准数据时,向前挪动high指针
            while (low < high && arr[high] >= tmp) {
                high--;
            }
            // 如果队尾元素小于tmp了,需要将其赋值给low
            arr[low] = arr[high];
            // 当队首元素小于等于tmp时,向前挪动low指针
            while (low < high && arr[low] <= tmp) {
                low++;
            }
            // 当队首元素大于tmp时,需要将其赋值给high
            arr[high] = arr[low];

        }
        // 跳出循环时low和high相等,此时的low或high就是tmp的正确索引位置
        // 由原理部分可以很清楚的知道low位置的值并不是tmp,所以需要将tmp赋值给arr[low]
        arr[low] = tmp;
        return low; // 返回tmp的正确位置
    }
}