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算法(一)之排序算法(六)——快速排序(QuickSort)

算法(一)之排序算法(六)——快速排序(QuickSort)

作者: bryanrady_wang | 来源:发表于2017-12-20 18:10 被阅读19次

    快速排序是八大排序算法之一,运用也是相当广泛。快速排序是分治思想的一种体现,分治就是将一个规模为N的问题分解成K个规模较小的问题,这些子问题相互独立且与原问题性质相同。求出子问题的解,就可得到原问题的解。

    比如给定一组数据[31, 68, 45, 90, 23, 39, 54, 12, 87, 76],我们用快速排序的思想来对这组数据进行排序。

    现在我们使用图解来分析它的排序步骤:

    (1)第一步:定义两个指针low和high,low指针指向数组的第一个位置,high指针指向数组中的最后一个位置。并且用一个temp变量来存储第一个位置的数据,即temp=31。

    (2)第二步:我们定义一个指针移动方向,先从右往左移动,即先移动high指针。先用high指针上的数据和temp进行比较,如果high指针上的数据大于temp,那就一直往左边移动high指针。直到high指针上的数据比temp小时,high指针才停止移动。

    (3)第三步:现在出现了high指针上的数据小于了temp,即array[high] < temp,即(12 < 31)。我们就要把high指针指向的数据放到low指针的位置上; high指针停止移动,然后改变指针移动方向,low指针向右移动1位。


    (4)第四步:low指针向右移动过程中如果array[low]>temp,就把low上面对应的数据放到array[high]上;并且low指针不动,改变指针移动方向,high指针向前移动一位。

    (5)根据这样的规律一直找下去,直到两个指针重合,把temp的数据放到重合位置上面。


    (5)这样一轮下来之后,我们就针对放置temp数据的位置的左右两边进行快速排序,即使用递归。

    说了这么多我也不知道清没清楚,最后还是回到代码上来处理:

      //begin和end是传入数组array的头尾两个下标
      public static void quickSort(int[] array,int begin,int end){
        if(end <= begin){   
            return;
        }
    
        //step1:定义两个指针下标指向数组两端,并把开始指针处的数据存储起来
        int low = begin;
        int high = end;
        int temp = array[begin];
    
        //step2:定义两个指针的移动
        boolean direction = true;
    
        L1:
        while(low < high){
            if(direction) {      //高位指针向左移动
    
                for (int i = high; i > low; i--) {
                    if (array[i] <= temp) {
                        array[low++] = array[i];  //把这个小的数放到低位指针的位置,并且低位指针向右移动1位
                        high = i;                 //并修改高位指针的位置,让其放置在满足if条件的i上
                        direction = !direction;     //改变指针移动
                        continue L1;
                    }
                }
                high = low;                 //最后两个位置重合即可跳出循环
    
            }else{
    
                for(int i=low;i<high;i++){
                    if(array[i] >= temp){
                        array[high--] = array[i];
                        low = i;
                        direction = !direction;
                        continue L1;
                    }
                }
                low = high;
    
            }
        }
    
        //step3:把temp放到两个指针重合的位置
        array[low] = temp;
        //array[high] = temp;
    
        //step4:把放置temp数据的左右两边继续进行快速排序,这很类似二叉树的前序遍历
        quickSort(array,begin,low-1);    
        quickSort(array,low+1,end);
    }
    

    快速排序的应用场景:源数据是数据量大并且是顺序存储结构使用快速排序效率最高。
    短处:
    (1)数据中有大量重复数据的时候性能不好;
    (2)数据是链式存储结构的时候,性能下降严重。

    那数据是链式存储结构的时候我们用什么排序呢?下篇文章再进行分析。

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