Java实现快速排序（快排）

缺乏、安全感 2022-05-14 11:08 204阅读 0赞

快速排序是冒泡排序的改进版，也是最好的一种内排序，在很多面试题中都会出现，也是作为程序员必须掌握的一种排序方法。

快速排序由C. A. R. Hoare在1962年提出。它的基本思想是：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][Link 1]进行，以此达到整个数据变成有序[序列][Link 2]。

下面我们用图解来说明一下这个排序算法

假设用户输入了如下数组：

创建变量i=0（指向第一个数据）, j=5(指向最后一个数据), k=6([赋值][Link 3]为第一个数据的值)。

我们要把所有比k小的数移动到k的左面，所以我们可以开始寻找比6小的数，从j开始，从右往左找，不断递减变量j的值，我们找到第一个下标3的数据比6小，于是把数据3移到下标0的位置，把下标0的数据6移到下标3，完成第一次比较：

i=0 j=3 k=6

接着，开始第二次比较，这次要变成找比k大的了，而且要从前往后找了。递加变量i，发现下标2的数据是第一个比k大的，于是用下标2的数据7和j指向的下标3的数据的6做交换，数据状态变成下表：

i=2 j=3 k=6

称上面两次比较为一个循环。

接着，再递减变量j，不断重复进行上面的循环比较。

在本例中，我们进行一次循环，就发现i和j“碰头”了：他们都指向了下标2。于是，第一遍比较结束。得到结果如下，凡是k(=6)左边的数都比它小，凡是k右边的数都比它大：

如果i和j没有碰头的话，就递加i找大的，还没有，就再递减j找小的，如此反复，不断循环。注意判断和寻找是同时进行的。

然后，对k两边的数据，再分组分别进行上述的过程，直到不能再分组为止。

**注意：**第一遍快速排序不会直接得到最终结果，只会把比k大和比k小的数分到k的两边。为了得到最后结果，需要再次对下标2两边的数组分别执行此步骤，然后再分解数组，直到数组不能再分解为止（只有一个数据），才能得到正确结果。

下面，我们用一个动图，请大家耐心看完

![70][]

接下来我们用代码实现

package quickSort;
 
 public class QuickSort {
 	private static int count;
 	/**
 	 * 测试
 	 * @param args
 	 */
 	public static void main(String[] args) {
 		int[] num = {3,45,78,64,52,11,64,55,99,11,18};
 		System.out.println(arrayToString(num,"未排序"));
 		QuickSort(num,0,num.length-1);
 		System.out.println(arrayToString(num,"排序"));
 		System.out.println("数组个数："+num.length);
 		System.out.println("循环次数："+count);
 		
 	}
 	/**
 	 * 快速排序
 	 * @param num	排序的数组
 	 * @param left	数组的前针
 	 * @param right 数组后针
 	 */
 	private static void QuickSort(int[] num, int left, int right) {
 		//如果left等于right，即数组只有一个元素，直接返回
 		if(left>=right) {
 			return;
 		}
 		//设置最左边的元素为基准值
 		int key=num[left];
 		//数组中比key小的放在左边，比key大的放在右边，key值下标为i
 		int i=left;
 		int j=right;
 		while(i<j){
 			//j向左移，直到遇到比key小的值
 			while(num[j]>=key && i<j){
 				j--;
 			}
 			//i向右移，直到遇到比key大的值
 			while(num[i]<=key && i<j){
 				i++;
 			}
 			//i和j指向的元素交换
 			if(i<j){
 				int temp=num[i];
 				num[i]=num[j];
 				num[j]=temp;
 			}
 		}
 		num[left]=num[i];
 		num[i]=key;
 		count++;
 		QuickSort(num,left,i-1);
 		QuickSort(num,i+1,right);
 	}
 	/**
 	 * 将一个int类型数组转化为字符串
 	 * @param arr
 	 * @param flag
 	 * @return
 	 */
 	private static String arrayToString(int[] arr,String flag) {
 		String str = "数组为("+flag+")：";
 		for(int a : arr) {
 			str += a + "\t";
 		}
 		return str;
 	}
 
 }

输出结果为：

数组为(未排序)：3	45	78	64	52	11	64	55	99	11	18	
    数组为(排序)：3	11	11	18	45	52	55	64	64	78	99	
    数组个数：11
    循环次数：8

[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E9%80%92%E5%BD%92/1740695
[Link 2]: https://baike.baidu.com/item/%E5%BA%8F%E5%88%97/1302588
[Link 3]: https://baike.baidu.com/item/%E8%B5%8B%E5%80%BC
[70]: /images/20220514/3330b2bd31aa48dbb518af1d26cb3e05.png