排序系列之快速排序

news2024/12/26 13:43:25

！！！排序仅针对于数组哦
本次排序是按照升序来的哦
代码后边有图解哦

介绍

快速排序英文名为Quick Sort

基本思路

快速排序采用的是分治思想，即在一个无序的序列中选取一个任意的基准元素base，利用base将待排序的序列分成两部分，前面部分元素均小于或等于基准元素，后面部分均大于或等于基准元素，然后采用递归的方法分别对前后两部分重复上述操作，直到将无序序列排列成有序序列

代码

<!----java----->
import java.util.Arrays;

public class QuickSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {7,2,3,6,1,5,4};  // 待排序数组
        sort(arr,0, arr.length-1); // 方法调用，left和right为带排序数组的起始位置和最终位置，所以right=arr.length-1
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }
    public static void sort(int[] arr,int left,int right){
        if(left>=right){return;}    // 判断带排序数组的长度，严格的左边游标要不大于右边游标
        int base = arr[left];    // 定义基准数
        int i = left;       // 定义左边的游标。这里不用left，是因为left位置为基准数，基准数不能变
        int j = right;      // 定义右边的游标。这里不用right，是因为后续递归的时候需要一个参数
        while(i!=j){    // 循环走起，当i和j相遇时，跟基准数交换。不相遇时，i位置大于基准数，j位置小于基准数时，i位置和j位置的数交换
            /**   思考下，为啥这里先是j在i前边？？？    */
            while(arr[j]>=base && i<j){j--;}    // 循环停止，说明j指向的数值要比基准数小。降序为<= 
            while(arr[i]<=base && i<j){i++;}    // 循环停止，说明i指向的数值要比基准数大。降序为>= 
            /** 【公布问题答案啦】
             * 因为j停下的时候代表当前数比基准数小，i停下是当前数比基准数大。我们此次排序是升序，相遇数要和基准数交换，所以需要保证相遇数一定要小于基准数
             */
            // 本次排序为升序，即需要找到一个位置，这个位置的左边都是比基准数小的，右边都是比基准数大的
            int temp = arr[i];  // i比基准数大，j比基准数小，交换。交换完成后，i和j不等，两个游标继续前走或后走
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
        // i和j相遇,i也行j也行，因为都指向一个嘛，跟基准数交换。然后对基准数左右两遍递归
        arr[left] = arr[i];
        arr[i] = base;
        sort(arr,left,i-1);
        sort(arr,i+1,right);
    }
}

<!------------------------>
运行结果；
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

<!----python----->
def quickSort(arr, left, right):
    if left >= right:
        return arr;
    base = arr[left];
    i, j = left, right;
    while i != j:
        while arr[j] >= base and i < j:
            j -= 1
        while arr[i] <= base and i < j:
            i += 1

        arr[j], arr[i] = arr[i], arr[j];
    arr[i], arr[left] = arr[left], arr[i];
    quickSort(arr,left,i-1);
    quickSort(arr,i+1,right);

    return arr


arr = [7,2,3,6,1,5,4]
print(quickSort(arr, 0, len(arr) - 1))
<!------------------------>
运行结果；
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

代码思路及流程图（直接上图，不清楚可以对照代码看哦）

在这里插入图片描述

复杂度

时间复杂度：最好和平均情况下为O(n log n)，最坏情况下为O(n^2)。
空间复杂度：最好情况下为O(log n)，最坏情况下为O(n)，额外空间为O(1)。
(复杂度先记住吧，等后续研究彻底了，会再写篇文章的)
它是非稳定排序

扩展一下

Python的一个更简单的方法

# 该方法不适用java哦
def quickSort(arr):
    if len(arr)<2:
        return arr;
    base=arr[0];
    left = [x for x in arr if x<base];
    middle = [x for x in arr if x==base];
    right = [x for x in arr if x>base];
    return quickSort(left)+middle+quickSort(right);

arr=[7,2,3,6,1,5,4];
print(quickSort(arr))  # [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]