快速排序(Quicktsort)之Java实现

快速排序算法介绍

快速排序和归并排序都使用分治法来设计算法，区别在于归并排序把数组分为两个基本等长的子数组，分别排好序之后还要进行归并(Merge)操作，而快速排序拆分子数组的时候显得更有艺术，取一个基准元素，拆分之后基准元素左边的元素都比基准元素小，右边的元素都不小于基准元素，这样只需要分别对两个子数组排序即可，不再像归并排序一样需要归并操作。基准元素的选取对算法的效率影响很大，最好的情况是两个子数组大小基本相当。为简单起见，我们选择最后一个元素，更高级的做法可以先找一个中位数并把中位数与最后一个元素交换，之后再进行相同的操作步骤。拆分是快速排序的核心。快速排序的最坏运行时间是O(n2)，但期望的运行时间是O(nlgn)。

快速排序算法Java实现

把数组拆分为两个子数组加上一个基准元素: 选取最后一个元素作为基准元素，index变量记录最近一个小于基准元素的元素所在的位置，初始化为start- 1，发现新的小于基准元素的元素，index加1。从第一个元素到倒数第二个元素，依次与基准元素比较，小于基准元素，index加1，交换位置index和当前位置的元素。循环结束之后index+1得到基准元素应该在的位置，交换index+1和最后一个元素。
分别排序[start, index], 和[index+2, end]两个子数组

如《插入排序(Insertsort)之Java实现》一样，先实现一个数组工具类。代码如下:

public class ArrayUtils {
	
	    public static void printArray(int[] array) {
		    System.out.print("{");
		    for (int i = 0; i < array.length; i++) {
			    System.out.print(array[i]);
			    if (i < array.length - 1) {
				    System.out.print(", ");
			    }
		    }
		    System.out.println("}");
	    }

	    public static void exchangeElements(int[] array, int index1, int index2) {
		    int temp = array[index1];
		    array[index1] = array[index2];
		    array[index2] = temp;
	    }
    }

快速排序的Java实现以及测试代码如下:

public class QuickSort {

		public static void main(String[] args) {
			int[] array = { 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, -1, -2, -3 };

			System.out.println("Before sort:");
			ArrayUtils.printArray(array);

			quickSort(array);

			System.out.println("After sort:");
			ArrayUtils.printArray(array);
		}

		public static void quickSort(int[] array) {
			subQuickSort(array, 0, array.length - 1);
		}

		private static void subQuickSort(int[] array, int start, int end) {
			if (array == null || (end - start + 1) < 2) {
				return;
			}

			int part = partition(array, start, end);

			if (part == start) {
				subQuickSort(array, part + 1, end);
			} else if (part == end) {
				subQuickSort(array, start, part - 1);
			} else {
				subQuickSort(array, start, part - 1);
				subQuickSort(array, part + 1, end);
			}
		}

		private static int partition(int[] array, int start, int end) {
			int value = array[end];
			int index = start - 1;

			for (int i = start; i < end; i++) {
				if (array[i] < value) {
					index++;
					if (index != i) {
						ArrayUtils.exchangeElements(array, index, i);
					}
				}
			}

			if ((index + 1) != end) {
				ArrayUtils.exchangeElements(array, index + 1, end);
			}

			return index + 1;
		}
	}