快速排序

程序员小灰-快速排序

挖坑法

public class QuickSort1 {

  public static void main(String[] args) {
    int[] arr = new int[] { 4, 7, 6, 5, 3, 2, 8, 1 };
    quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
    System.out.println(Arrays.toString(arr));
  }

  public static void quickSort(int[] arr, int startIndex, int endIndex) {
    //递归结束条件：startIndex大等于endIndex的时候
    if (startIndex >= endIndex) {
      return;
    }

    //得到基准元素位置
    int pivotIndex = partition(arr, startIndex, endIndex);

    //用分治法递归数列的两部分
    quickSort(arr, startIndex, pivotIndex - 1);
    quickSort(arr, pivotIndex + 1, endIndex);
  }

  private static int partition(int[] arr, int startIndex, int endIndex) {
    // 取第一个位置的元素作为基准元素
    int pivot = arr[startIndex];
    int left = startIndex;
    int right = endIndex;

    //坑的位置，初始等于pivot的位置
    int index = startIndex;

    // 大循环在左右指针重合或者交错时结束
    while (right >= left) {
      // right指针从右向左进行比较
      while (right >= left) {
        if (arr[right] < pivot) {//如果右边元素比基准元素要小，需要填入目前的坑，同时新坑为右边刚刚的这个元素
          arr[left] = arr[right]; //右边元素移动至左边
          index = right; //新坑
          left++; //左边指针右移
          break;
        }
        right--;
      }

      // left指针从左向右进行比较
      while (right >= left) {
        if (arr[left] > pivot) {//如果左边元素比基准元素要大，需要填入目前的坑，同时新坑为左边刚刚的这个元素
          arr[right] = arr[left]; //左边元素移动至右边
          index = left; //左边为新坑
          right--; //右边指针左移
          break;
        }
        left++;
      }
    }

    arr[index] = pivot;

    return index;
  }
}

指针交换法

public class QuickSort2 {
  public static void main(String[] args) {
    int[] arr = new int[] { 4, 7, 6, 5, 3, 2, 8, 1 };
    quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
    System.out.println(Arrays.toString(arr));
  }
    
  public static void quickSort(int [] arr, int startIndex, int endIndex) {
    //递归结束条件：startIndex大等于endIndex的时候       
    if(startIndex >= endIndex) {
      return;
    }
        
    //得到基准元素位置
    int pivotIndex = partition(arr, startIndex, endIndex);
    // 根据基准元素，分成两部分递归排序
    quickSort(arr, startIndex, pivotIndex - 1);
    quickSort(arr, pivotIndex + 1, endIndex);
  }
    
  private static int partition( int [] arr, int startIndex, int endIndex) {
    // 取第一个位置的元素作为基准元素
    int pivot = arr[startIndex];        
    int left = startIndex;
    int right = endIndex;
        
    while(left != right) {
      //控制right指针比较并左移
      while (left<right && arr[right] > pivot){
        right--;
      }

      //控制right指针比较并右移
      while( left<right && arr[left] <= pivot) {
        left++;
      }

      //交换left和right指向的元素
      if(left<right) {
        int p = arr[left];
        arr[left] = arr[right];
        arr[right] = p;
      }
    }
    //pivot和指针重合点交换
    int p = arr[left];
    arr[left] = arr[startIndex];
    arr[startIndex] = p;
    return left;
  }
}

非递归实现

public class QuickSortWithStack {
  public static void main(String[] args) {
    int[] arr = new int[] { 4, 7, 6, 5, 3, 2, 8, 1 };

    quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
    System.out.println(Arrays.toString(arr));
  }

  public static void quickSort(int[] arr, int startIndex, int endIndex) {
    // 用一个集合栈来代替递归的函数栈
    Stack<Map<String, Integer>> quickSortStack = new Stack<Map<String, Integer>>();

    // 整个数列的起止下标，以哈希的形式入栈
    Map rootParam = new HashMap();
    rootParam.put("startIndex", startIndex);
    rootParam.put("endIndex", endIndex);
    quickSortStack.push(rootParam);

    // 循环结束条件：栈为空时结束
    while (!quickSortStack.isEmpty()) {
      // 栈顶元素出栈，得到起止下标
      Map<String, Integer> param = quickSortStack.pop();
      // 得到基准元素位置
      int pivotIndex = partition(arr, param.get("startIndex"), param.get("endIndex"));
            
      // 根据基准元素分成两部分, 把每一部分的起止下标入栈
      if (param.get("startIndex") < pivotIndex - 1) {
        Map<String, Integer> leftParam = new HashMap<String, Integer>();
        leftParam.put("startIndex", param.get("startIndex"));
        leftParam.put("endIndex", pivotIndex - 1);
        quickSortStack.push(leftParam);
      }

      if (pivotIndex + 1 < param.get("endIndex")) {
        Map<String, Integer> rightParam = new HashMap<String, Integer>();
        rightParam.put("startIndex", pivotIndex + 1);
        rightParam.put("endIndex", param.get("endIndex"));
        quickSortStack.push(rightParam);
      }
    }
  }

  private static int partition(int[] arr, int startIndex, int endIndex) {
    // 取第一个位置的元素作为基准元素
    int pivot = arr[startIndex];
    int left = startIndex;
    int right = endIndex;
        
    while (left != right) {
      // 控制right指针比较并左移
      while (left < right && arr[right] > pivot) {
      right--;
    }

    // 控制right指针比较并右移
    while (left < right && arr[left] <= pivot) {
      left++;
    }

    // 交换left和right指向的元素
    if (left < right) {
      int p = arr[left];
      arr[left] = arr[right];
      arr[right] = p;
    }
  }

  // pivot和指针重合点交换
  int p = arr[left];
  arr[left] = arr[startIndex];
  arr[startIndex] = p;
  return left;
  }
}