快速排序

概要

本章介绍排序算法中的快速排序。

目录
1. 快速排序介绍
2. 快速排序图文说明
3. 快速排序的时间复杂度和稳定性
4. 快速排序实现
4.1 快速排序C实现
4.2 快速排序C++实现
4.3 快速排序Java实现

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快速排序介绍

快速排序(Quick Sort)使用分治法策略。
它的基本思想是：选择一个基准数，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。

快速排序流程：
(1) 从数列中挑出一个基准值。
(2) 将所有比基准值小的摆放在基准前面，所有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。
(3) 递归地把"基准值前面的子数列"和"基准值后面的子数列"进行排序。

快速排序图文说明

快速排序代码

/*
* 快速排序
*
* 参数说明：
*     a -- 待排序的数组
*     l -- 数组的左边界(例如，从起始位置开始排序，则l=0)
*     r -- 数组的右边界(例如，排序截至到数组末尾，则r=a.length-1)
*/
void quick_sort(int a[], int l, int r)
{
if (l < r)
{
int i,j,x;

i = l;
j = r;
x = a[i];
while (i < j)
{
while(i < j && a[j] > x)
j--; // 从右向左找第一个小于x的数
if(i < j)
a[i++] = a[j];
while(i < j && a[i] < x)
i++; // 从左向右找第一个大于x的数
if(i < j)
a[j--] = a[i];
}
a[i] = x;
quick_sort(a, l, i-1); /* 递归调用 */
quick_sort(a, i+1, r); /* 递归调用 */
}
}

下面以数列a={30,40,60,10,20,50}为例，演示它的快速排序过程(如下图)。

/**
* 快速排序：Java
*
* @author skywang
* @date 2014/03/11
*/

public class QuickSort {

/*
* 快速排序
*
* 参数说明：
*     a -- 待排序的数组
*     l -- 数组的左边界(例如，从起始位置开始排序，则l=0)
*     r -- 数组的右边界(例如，排序截至到数组末尾，则r=a.length-1)
*/
public static void quickSort(int[] a, int l, int r) {

if (l < r) {
int i,j,x;

i = l;
j = r;
x = a[i];
while (i < j) {
while(i < j && a[j] > x)
j--; // 从右向左找第一个小于x的数
if(i < j)
a[i++] = a[j];
while(i < j && a[i] < x)
i++; // 从左向右找第一个大于x的数
if(i < j)
a[j--] = a[i];
}
a[i] = x;
quickSort(a, l, i-1); /* 递归调用 */
quickSort(a, i+1, r); /* 递归调用 */
}
}

public static void main(String[] args) {
int i;
int a[] = {30,40,60,10,20,50};

System.out.printf("before sort:");
for (i=0; i<a.length; i++)
System.out.printf("%d ", a[i]);
System.out.printf("\n");

quickSort(a, 0, a.length-1);

System.out.printf("after  sort:");
for (i=0; i<a.length; i++)
System.out.printf("%d ", a[i]);
System.out.printf("\n");
}
}

View Code
上面3种语言的实现原理和输出结果都是一样的。下面是它们的输出结果：

before sort:30 40 60 10 20 50
after  sort:10 20 30 40 50 60