【经典算法】快速排序-蒲公英云

【经典算法】快速排序

快速排序（Quicksort），计算机科学词汇，适用领域Pascal，c++等语言，是对冒泡排序算法的一种改进。

一、基本原理：

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。

从数列中挑出一个元素，称为 “基准”（pivot）;
重新排序数列，所有元素比基准值小的摆放在基准前面，所有元素比基准值大的摆在基准的后面（相同的数可以到任一边）。在这个分区退出之后，该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区（partition）操作；
递归地（recursive）把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序；

循环之后得到了基准值左右两边的序列了，交换的是起始和结束位置的值，不是基准值。

二、一趟快速排序算法描述:

三、时间复杂度分析:

经过上述一趟快速排序，我们只确定了一个元素的最终位置，我们最终需要经过n趟快速排序才能将一个含有 n 个数据元素的序列排好序，下面我们来分析其时间复杂度.

1、最好时间复杂度:

核心点:最好情况下，每一次划分都正好将数组分成长度相等的两半

2、最坏时间复杂度:

核心点:最坏情况下，每一次划分都将数组分成了0和n-1两部分

3、平均时间复杂度:

核心点:任意一种划分情况出现的概率都相等

代码实现：

package com.example.demo;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Arrays;
import java.util.Date;
/**
 * @author Biyu
 * @projectName demo
 * @className: QuickSort
 * @date: 2023-01-12 23:21
 */
public class QuickSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {13, 21, 6, 18, 14, 2, 30, 45};
        System.out.print("排序前：");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        Date beginDate = new Date();
        SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String beginDateStr = simpleDateFormat.format(beginDate);
        System.out.println("排序前的时间是：" + beginDateStr);
        quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
        System.out.print("排序后：");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        Date endDate = new Date();
        String endDateStr = simpleDateFormat.format(endDate);
        System.out.println("排序后的时间是：" + endDateStr);
    }
    public static void quickSort(int[] arr, int left, int right) {
        int l = left; //左下标
        int r = right; //右下标
        //pivot 基准值
        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);
        }
    }
}