Java排序算法分析与实现:快排、冒泡排序、选择排序、插入排序、归并排序(二)

时间:2022-09-23 23:06:03

一、概述:

  上篇博客介绍了常见简单算法:冒泡排序、选择排序和插入排序。本文介绍高级排序算法:快速排序和归并排序。在开始介绍算法之前,首先介绍高级算法所需要的基础知识:划分、递归,并顺带介绍二分查找算法。

二、划分:

  划分是快速排序的前提,即把数据分为两组,大于特定值的数据在一组,小于特定值的数据在另一组。快速排序即是由划分和递归操作来完成的。

(1)原理:

  定义一个阈值,分别从最左面和最右面向中间遍历元素,左面找到一个大于阈值的数据便停止,右边找到一个小于阈值的数据便停止,如果此时左右两边都还没有走到中间,则交换左面大于阈值的数据和右面小于阈值的数据;重复上述过程,直到左面指针和右面指针相遇,此时左面数据均小于阈值,右面数据均大于阈值,划分结束。划分结束后,数据仍然是无序的,但更接近于有序。

(2)例子:

  待划分数据:7, 6, 9, 8, 5,1,假设阈值为5

  第一轮:左指针指向7,右指针指向1,左指针向后移,右指针向左移,发现左面第一个大于5的元素7,右面第一个小于5的元素1,交换7和1的位置,结果:1,6,9,8,5,7;

  第二轮:从6开始找大于5的数字,找到6,右边从5起找小于5的数字,找到1,但此时由于6在1的右面,,即右指针<左指针,左右指针交叉,此时划分结束。原数列被划分为两部分,左侧子数列只有一个元素,即为1,其为小于阈值的子数列;右侧子数列包括5个元素,均为大于阈值5的元素。

(3)代码实现:

package com.test.insertsort;

/**
* 划分、递归、快排
* @author bjh
*
*/
public class QuickSort { /**待排序、划分数组*/
private int[] array;
/**数组长度*/
private int length; public QuickSort(int[] array){
this.array = array;
this.length = array.length;
} /**
* 打印元素
*/
public void printArray(){
for(int i=0; i<length; i++){
System.out.print(array[i]+" ");
}
System.out.println();
} /**
* 划分
* @return 划分的分界点
*/
public int partition(int left, int right, int pivot){
//左指针的起点,left-1是由于在后面的循环中,每循环一次左指针都要右移,
//这样可以确保左指针从左边第一个元素开始,不然是从第二个开始
int leftpoint = left-1;
//右指针的起点,right+1是由于后面的循环中,每循环一次右指针都要左移,
//这样可以确保右指针从最右边开始,不然是从倒数第二个开始
int rightpoint = right+1;
while(true){
//找到左边大于pivot的数据,或者走到了最右边仍然没有找到比pivot大的数据
while(leftpoint<right && array[++leftpoint]<pivot);
//找到右边小于pivot的数据,或者走到了最左边仍然没有找到比pivot小的数据
while(rightpoint>left && array[--rightpoint]>pivot);
//左指针和右指针重叠或相交
if(leftpoint >= rightpoint){
break;
}else{
//交换左边大的和右边小的数据
swap(leftpoint,rightpoint);
}
}
//返回分界点,即右边子数组中最左边的点
return leftpoint;
} /**
* 交换数据
*/
public void swap(int leftpoint,int rightpoint){
int temp = array[leftpoint];
array[leftpoint] = array[rightpoint];
array[rightpoint] = temp;
} public static void main(String args[]){
int[] array = {99,78,26,17,82,36,9,81,22,100,30,20,17,85};
QuickSort qs = new QuickSort(array);
System.out.println("划分前的数据为:");
qs.printArray();
int bound = qs.partition(0, array.length-1, 50);
System.out.println("划分后的数据为:");
qs.printArray();
System.out.println("划分的分界点为:" + array[bound] + ",分界点的坐标为:" + bound);
} }

运行结果为:
Java排序算法分析与实现:快排、冒泡排序、选择排序、插入排序、归并排序(二)

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