【19】-快速排序详解

2024年5月14日 210次阅读

快速排序

定义

由C. A. R. Hoare在1962年提出
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外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。

步骤

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）。

java代码实现（优雅版）

/** * description : 快速排序 * @autor 刘朋 * modify :2016-5-01 * * @param n * @param left * @param right * @return */
    static void quicksort(int n[], int left, int right) {
        //对特殊值和边界值的检查，提高程序的鲁棒性
        if(n == null || left < 0){
        return;}
        int dp;
        if (left < right) {
            dp = partition(n, left, right);
            quicksort(n, left, dp - 1);
            quicksort(n, dp + 1, right);
        }
    }

    static int partition(int n[], int left, int right) {
        int pivot = n[left];
        while (left < right) {
            while (left < right && n[right] >= pivot)
                right--;
            if (left < right)
                n[left++] = n[right];
            while (left < right && n[left] <= pivot)
                left++;
            if (left < right)
                n[right--] = n[left];
        }
        n[left] = pivot;
        return left;

by the way

java函数参数，int这种基本数据类型是值传递
数组这种对象是引用传递

快速排序算法分析

  • 算法是不稳定的
  • 每层排序大约需要O(n)复杂度。而一个长度为n的数组，调用深度最多为log(n)层。二者相乘，得到快速排序的平均复杂度为O(n ㏒n)。

算法优化

我们很容易发现这个算法的缺陷：这就是在我们输入数据基本有序甚至完全有序的时候，这算法退化为冒泡排序，不再是O(n㏒n)，而是O(n^2)了。
我们可以在每次划分后比较两端的长度，并先对短的序列进行排序（目的是先结束这些栈以释放空间），可以将最大深度降回到O(㏒n)级别。

算法适用场景

快速排序在大多数情况下都是适用的，尤其在数据量大的时候性能优越性更加明显。但是在必要的时候，需要考虑下优化以提高其在最坏情况下的性能。

快速排序是否适合递归

按照通常的理论，我们知道递归算法一般比较直观自然，容易理解和书写；而非递归算法一般更为晦涩，但是性能比递归算法更优良，因为其省去了大量的函数调用开销。
快速排序的Java非递归实现当然有，通常都是用自己实现的栈来模拟递归操作。但是我并不认为它们比递归的方式有极大的性能提升，反而丢失了可读性，晦涩难懂。因此，我个人不提倡使用非递归方式。

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