非递归快速排序

快速排序常常使用递归算法来实现，其运行时只使用lgN 的系统调用栈。如果想更清楚快速排序的运行过程，我们可以使用非递归的方法来实现快速排序。其方法最重要的部分是显式的使用一个栈来保存切分数组的下标，使用一个循环将出栈的子数组切分为二，并将结果重新入栈（这两个切分结果的入栈顺序不影响最后结果），直到结果都成为长度为一的子数组，此时排序完毕。
代码如下：

// 非递归快速排序
public class Quick4 {
public static <T> void sort(Comparable<T>[] a) {
if (a == null) {
return;
        }
// 存放切分后的子数组在原数组的下标，而不是存放子数组元素
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
int lo = 0, j, hi = a.length-1;// 初始数组即为原始数组
        stack.push(hi);// 尾先入栈
        stack.push(lo);// 头后入栈
while (!stack.isEmpty()) {
            lo = stack.pop();// 头先出栈
            hi = stack.pop();// 尾后出栈
            j = partition(a, lo, hi);// 将子数组切分
// 如果切分后的子数组长度为1则其排序完成，不再入栈
if (j - 1 > lo) {// 左子数组
                stack.push(j - 1);
                stack.push(lo);
            }
if (j + 1 < hi) {// 右子数组
                stack.push(hi);
                stack.push(j + 1);
            }
        }
    }

public static <T> int partition(Comparable<T>[] a, int lo, int hi) {
int i = lo, j = hi + 1;
        Comparable<T> v = a[lo];// 切分元素选为首元素
while (true) {
while (less(a[++i], v)) {// 向右扫描
if (i == hi) {
break;
                }
            }
while (less(v, a[--j])) {// 向左扫描
if (j == lo) {
break;
                }
            }
if (i >= j) {// 指针相遇，切分位置确定
break;
            }
            exch(a, i, j);// 交换左右逆序元素
        }
        exch(a, lo, j);// 将切分元素放在切分位置
return j;
    }

@SuppressWarnings("unchecked")
public static <T> boolean less(Comparable<T> v, Comparable<T> w) {
return v.compareTo((T) w) < 0;
    }

private static <T> void exch(Comparable<T>[] a, int i, int j) {
        Comparable<T> t = a[i];
        a[i] = a[j];
        a[j] = t;
    }

public static void main(String[] args) {
        String[] a = "qwertyuiopasdfghjklzxcvbnm".split("");
        sort(a);
for (String string : a) {
            System.out.print(string + " ");
        }
    }
}

在非递归的快速排序算法中，一个很重要的技巧就是循环的将出栈（出队）的元素处理，再把结果重新入栈（入队），直到满足一定条件元素不再入栈（入队），循环的条件是栈（队列）非空。这个技巧在以上代码中的体现为：