算法五之快速排序

时间:2022-09-27 09:46:18

一、快速排序(Quicksort)思想

       设要排序的数组是A[0]……A[N-1],首先任意选取一个数据(通常选用数组的第一个数)作为关键数据,然后将所有比它小的数都放到它前面,所有比它大的数都放到它后面,这个过程称为一趟快速排序。值得注意的是,快速排序不是一种稳定的排序算法,也就是说,多个相同的值的相对位置也许会在算法结束时产生变动。 一趟快速排序的算法是: 1)设置两个变量i、j,排序开始的时候:i=0,j=N-1; 2)以第一个数组元素作为关键数据,赋值给key,即key=A[0]; 3)从j开始向前搜索,即由后开始向前搜索(j--),找到第一个小于key的值A[j],将A[j]和A[i]互换; 4)从i开始向后搜索,即由前开始向后搜索(i++),找到第一个大于key的A[i],将A[i]和A[j]互换; 5)重复第3、4步,直到i=j; (3,4步中,没找到符合条件的值,即3中A[j]不小于key,4中A[i]不大于key的时候改变j、i的值,使得j=j-1,i=i+1,直至找到为止。找到符合条件的值,进行交换的时候i, j指针位置不变。另外,i==j这一过程一定正好是i+或j-完成的时候,此时令循环结束)。   二、算法实现 (1)递归算法
 public static void quickSort(int[] data, int low, int high) {
//无需排序
if (low >= high) {
return;
}

int mid = sortUnit(data, 0, data.length - 1);//一趟排序
quickSort(data, low, mid - 1);//左边排序
quickSort(data, mid + 1, high);//右边排序
}

public static int sortUnit(int[] data, int low, int high) {

int key = data[low]; //保存比较数据
//进行一趟排序处理
while (low < high) {
//从尾部寻找比key小的数据
while (key <= data[high]&&low<high) {
high
--;
}
data[low]
= data[high];//交换保存小的数据
//从首部寻找比key大的数据
while (key >= data[low]&&low<high) {
low
++;
}
data[high]
= data[low];//交换保存大的数据
}
data[low]
= key;//回填比较数据

return high;
}

 (2)非递归算法

    public static void quickSort(int[] data) {
if(data.length<2)
return;

Stack
<Integer> stack=new Stack<>(); //保存队列栈
//保存起始队列
stack.push(0);
stack.push(data.length
-1);
//额外空间
int low;
int high;
int mid;

while (!stack.isEmpty()) {
high
=stack.pop();
low
=stack.pop();
mid
= sortUnit(data, low, high);//一趟排序
//左边排序队列保存
if (low<mid - 1) {
stack.push(low);
stack.push(mid
-1);
}
//右边排序队列保存
if (mid + 1< high) {
stack.push(mid
+1);
stack.push(high);
}

}
}

public static int sortUnit(int[] data, int low, int high) {

int key = data[low]; //保存比较数据
//进行一趟排序处理
while (low < high) {
//从尾部寻找比key小的数据
while (key <= data[high]&&low<high) {
high
--;
}
data[low]
= data[high];//交换保存小的数据
//从首部寻找比key大的数据
while (key >= data[low]&&low<high) {
low
++;
}
data[high]
= data[low];//交换保存大的数据
}
data[low]
= key;//回填比较数据

return high;
}