快速排序的几种写法 Java为例

快速排序是非常重要排序算法

有许多写法，不同写法在数量级较小的情况下有不同的性能

这里的标兵都是取头 如果需要随机化应该加入 如下几行

int randomindex=l+1+random.nextInt(r-l);
int temp = nums[l];
nums[l]=nums[randomindex];
nums[randomindex]=temp;

No.1 填坑

取走标兵 ，从数组尾开始填充数组头的空缺

有相对复杂的比较

 public static void partition1(int[] nums,int l,int r){
        if(l<r){
            int pivot = nums[l];
            int i=l,j=r;
            while(i<j){
                while (i<j && nums[j]>=pivot){
                    j--;
                }
                nums[i]=nums[j];
                while (i<j && nums[i]<=pivot){
                    i++;
                }
                nums[j]=nums[i];
            }
            nums[i]=pivot;
            partition1(nums,l,i-1);
            partition1(nums,i+1,r);
        }
        return;
 }

No.2 双指针交换

和填坑不同的是 直接交换

有浪费时间的函数交换

public static void partition2(int[] nums,int l,int r){
    if(l<r){
        int pivot=nums[l];
        int i=l,j=r;
        while(i<j){
            while (i<j && nums[j]>=pivot){
                j--;
            }
            while (i<j && nums[i]<=pivot){
                i++;
            }
            swap(nums,i,j);
        }
        swap(nums,i,l);
        partition2(nums,l,i-1);
        partition2(nums,i+1,r);
    }
}
public static void swap(int[] nums,int i,int j){
    int temp=nums[i];
    nums[i]=nums[j];
    nums[j]=temp;
}

No.3 单指针交换

单指针交换是代码量最少的

这里的单指针意思是定了一个，而动另一个

较少的比较和交换

public static void swap(int[] nums,int i,int j){
    int temp=nums[i];
    nums[i]=nums[j];
    nums[j]=temp;
}
public static void partition3(int[] nums,int l,int r){
    if(l<r){
        int pivot = nums[l];
        int index=l;
        for(int i=l+1;i<=r;i++){
            if(nums[i]<pivot) {
                ++index;
                swap(nums, i, index);
            }
        }
        swap(nums,l,index);
        partition3(nums,l,index-1);
        partition3(nums,index+1,r);
    }
}

No.4 优化填坑

优化填坑相比于填坑 ，减少了比较次数 指针移动更加快了

没有交换 ，减少了比较

public static void partition4(int[] nums,int l,int r){
        if(l<r){
            int i=l,j=r,pivort;
            pivort=nums[l];
            while(i<j){
                while (i<j && nums[j]>=pivort){
                    j--;
                }
                if(i<j){
                    nums[i++]=nums[j];
                }
                while (i<j && nums[i]<=pivort){
                    i++;
                }
                if(i<j){
                    nums[j--]=nums[i];
                }
            }
            nums[i]=pivort;
            partition4(nums,i+1,r);
            partition4(nums,l,i-1);
        }
    }

效率对比

用5次相同的随机数组测试平均值如下

数量级	数字范围	优化填坑	填坑	双指针交换	单指针交换
100	0-100	22300.0	25960.0	28020.0	32480.0
100数量级排行		1	2	3	4
1000	0-1000	158220.0	149360.0	188280.0	155400.0
1000数量级排行		3	1	4	2
10000	0-10000	1112180.0	1607860.0	1629740.0	1133740.0
10000数量级排行		1	3	4	2
100000之后差不多水平 已经On
综合排行		1	2	4	3

从数据中可以得到 在数量较少的情况下

双指针交换最耗时间 原因浪费在交换函数的进栈出栈并且逻辑有比较复杂的比较

优化填坑和单指针交换和填坑 效果差不多

最后

理解和记忆简单取决于自己的选择