[排序算法]--快速排序的Java实现
2017-02-05 23:58
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快速排序
所谓快速排序:基于分治的思想,是冒泡排序的改进型。首先在数组中选择一个基准点并把基准点放于序列的开头(该基准点的选取可能影响快速排序的效率,关于基准点的选择方法后面再讲解),然后分别从数组的两端扫描数组,设两个指示标志(lo指向起始位置,hi指向末尾),首先从后半部分开始,如果发现有元素比该基准点的值小,就交换lo和hi位置的值,然后从前半部分开始扫秒,发现有元素大于基准点的值,就交换lo和hi位置的值,如此往复循环,直到lo>=hi,然后把基准点的值放到hi这个位置,一次排序就完成了。之后再采用递归的方式分别对前半部分和后半部分排序,当前半部分和后半部分均有序时该数组自然也就有序了。在网上找的关于一次快速排序的示意图如下图:
算法的实现:
1) 首先是进行一轮快速排序的函数:
/** * 一次快速排序 * @param array 数组 * @param lo 数组的前下标 * @param hi 数组的后下标 * @return key的下标index,也就是分片的间隔点 */ public static int partition(int []array,int lo,int hi){ /** 固定的切分方式 */ int key=array[lo];//选取了基准点 while(lo<hi){ //从后半部分向前扫描 while(array[hi]>=key&&hi>lo){ hi--; } array[lo]=array[hi]; //从前半部分向后扫描 while(array[lo]<=key&&hi>lo){ lo++; } array[hi]=array[lo]; } array[hi]=key;//最后把基准存入 return hi; }
2) 快速排序的函数如下:
/** * 快速排序 * @param array * @param lo * @param hi */ public static void quickSort(int[] array,int lo ,int hi){ if(lo>=hi){ return ; } //进行第一轮排序获取分割点 int index=partition(array,lo,hi); //排序前半部分 quickSort(array, lo, index - 1); //排序后半部分 quickSort(array,index+1,hi); }
3) 测试函数:
public static void main(String[] args) { int[] arr = {1,9,3,12,7,8,3,4,65,22}; quickSort(arr, 0, arr.length-1); for(int i:arr){ System.out.print(i+","); } }
输出是:
1,3,3,4,7,8,9,12,22,65,
快速排序基准点的优化
对于基准点的优化一般有三种:固定切分,随机切分和三数取样切分。固定切分的效率并不是太好,随机切分是常用的一种切分,效率比较高,最坏情况下时间复杂度有可能为O(N^2)。对于三数取中选择基准点是最理想的一种。下面给出三个数取中间数的算法实现:
//三数取中 //下面的两步保证了array[hi]是最大的; int mid=lo+(hi-lo)/2; if(array[mid]>array[hi]){ swap(array[mid],array[hi]); } if(array[lo]>array[hi]){ swap(array[lo],array[hi]); } //接下来只用比较array[lo]和array[mid],让较小的在array[lo]位置就OK。 if(array[mid]>array[lo]){ swap(array[mid],array[lo]); } int key=array[lo];
上面的swap(a, b); 函数的含义就是交换a和b的值。
本文完整代码的github地址:https://github.com/leetcode-hust/leetcode/blob/master/louyuting/src/leetcode/Algorithm/QuickSort.java
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