数据结构和算法学习--快速排序

Leefs 2020-02-04 PM 1995℃ 0条

# 数据结构和算法学习--快速排序

### 一、快速排序法介绍

快速排序（Quicksort）是对冒泡排序的一种改进。基本思想是：通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另一部分的所有数据都要小，然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。

### 二、快速排序法示意图

![18.快速排序算法01.png][1]

![18.快速排序算法02.png][2]

### 三、快速排序法应用实例

要求：对[-9,78,0,23,-567,70]进行从小到大的排序，要求使用快速排序法。【测试8w和800w】

说明[验证分析]：

（1）如果取消左右递归，结果是-9 -567 0 23 78 70

（2）如果取消右递归，结果是 -567 -9 0 23 78 70

（3）如果取消左递归，结果是 -9 -567 0 23 70 78

**代码实现**

```java
public class QuickSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr={-9,78,0,23,-567,70,-1,900,4561};
        quickSort(arr,0,arr.length-1);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

public static void quickSort(int[] arr,int left,int right){
        int L = left;
        int R =right;
        //pivot中轴值
        int pivot=arr[(left+right)/2];
        int temp=0;//临时变量，作为 交换时使用
        //while循环的目的是让比pivot值小放到左边
        //比pivot值大放到右边
        while(L<R){
            //在pivot的左边一直找，找到大于等于pivot值，才退出
            while(arr[L]<pivot){
                L+=1;
            }
            //在pivot的右边一直找，找到小于等于pivot值，才退出
            while(arr[R]>pivot){
                R-=1;
            }
            //如果l>=r说明pivot的左右两的值，已经按照左边全部是
            //小于等于pivot值，右边全部是大于等于pivot值
            if(L>=R){
                break;
            }

//交换
            temp=arr[L];
            arr[L]=arr[R];
            arr[R]=temp;

//如果交换完后，发现这个arr[l]=pivot值 相等 r--, 前移
            if(arr[L]==pivot){
                R-=1;
            }
            //如果交换完后，发现这个arr[r]==pivot值 相等 l++, 后移
            if(arr[R]==pivot){
                L+=1;
            }
        }

//如果 l==r,必须l++,r--, 否则为出现溢出
        if(L==R){
            L+=1;
            R-=1;
        }

//向左递归
        if(left<R){
            quickSort(arr,left,R);
        }
        //向右递归
        if(right>L){
            quickSort(arr,L,right);
        }
    }
}
```

**运行结果**

```
[-567, -9, -1, 0, 23, 70, 78, 900, 4561]
```

**完整代码**

```java
public class QuickSort2 {

public static void main(String[] args) {
        //int[] arr = {-9,78,0,23,-567,70, -1,900, 4561};

//测试快排的执行速度
        // 创建要给80000个的随机的数组
        int[] arr = new int[8000000];
        for (int i = 0; i < 8000000; i++) {
            arr[i] = (int) (Math.random() * 8000000); // 生成一个[0, 8000000) 数
        }

System.out.println("排序前");
        Date data1 = new Date();
        SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String date1Str = simpleDateFormat.format(data1);
        System.out.println("排序前的时间是=" + date1Str);

quickSort(arr, 0, arr.length-1);

Date data2 = new Date();
        String date2Str = simpleDateFormat.format(data2);
        System.out.println("排序前的时间是=" + date2Str);
        //System.out.println("arr=" + Arrays.toString(arr));
    }

public static void quickSort(int[] arr,int left, int right) {
        int l = left; //左下标
        int r = right; //右下标
        //pivot 中轴值
        int pivot = arr[(left + right) / 2];
        int temp = 0; //临时变量，作为交换时使用
        //while循环的目的是让比pivot 值小放到左边
        //比pivot 值大放到右边
        while( l < r) {
            //在pivot的左边一直找,找到大于等于pivot值,才退出
            while( arr[l] < pivot) {
                l += 1;
            }
            //在pivot的右边一直找,找到小于等于pivot值,才退出
            while(arr[r] > pivot) {
                r -= 1;
            }
            //如果l >= r说明pivot 的左右两的值，已经按照左边全部是
            //小于等于pivot值，右边全部是大于等于pivot值
            if( l >= r) {
                break;
            }

//交换
            temp = arr[l];
            arr[l] = arr[r];
            arr[r] = temp;

//如果交换完后，发现这个arr[l] == pivot值 相等 r--， 前移
            if(arr[l] == pivot) {
                r -= 1;
            }
            //如果交换完后，发现这个arr[r] == pivot值 相等 l++， 后移
            if(arr[r] == pivot) {
                l += 1;
            }
        }

// 如果 l == r, 必须l++, r--, 否则为出现栈溢出
        if (l == r) {
            l += 1;
            r -= 1;
        }
        //向左递归
        if(left < r) {
            quickSort(arr, left, r);
        }
        //向右递归
        if(right > l) {
            quickSort(arr, l, right);
        }

}
}
```

**运行结果**

```
排序前
排序前的时间是=2020-02-04 22:19:26
排序前的时间是=2020-02-04 22:19:28
```

[1]: https://lilinchao.com/usr/uploads/2020/02/1032271459.png
  [2]: https://lilinchao.com/usr/uploads/2020/02/781627042.png

标签: 数据结构和算法, 排序

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