剑指offer——快速排序

快速排序是目前所有排序中性能较好的一种算法，最好情况和平均情况下时间复杂度均为O(nlogn)，最坏的情况下时间复杂度为O(n^2)。快速排序采用递归，用空间换取时间。由于使用了递归，因此需要额外的存储空间。

快速排序由三个函数构成，分别为QuickSort(int[] arr)、QuickSort(int[] arr,int start,int end)、partition(int[] arr,int start,int end)。其中partition函数能够从当前待排序序列中找出一个主元，并使得主元左侧的元素均小于主元，主元右侧的元素均大于主元。Partition函数完成对待排序序列的分割后，交给QuickSort(int[]
arr,int start,int end)处理，QuickSort分别将被Partition分隔的两个子序列进行快速排序。QuickSort(int[] arr)是整个快速排序的入口函数，用户只需传入待排序数组即可。

下面为java实现的快速排序，若有bug欢迎拍版

/**
* 实现快速排序
* @author chibozhou
*/
public class QuickSort {

/**
* 本函数实现一趟快速排序，以数组的第一个元素为主元，
* 本函数运行结束后使得主元左侧的元素小于主元，主元右侧的元素大于主元。
* @param arr 待排序的数组
* @return 返回经一趟排序后主元的下标
*/
private static int partition(int[] arr,int start,int end){
//健壮性判断
if(arr.length<=0){
System.out.println("数组为空！");
return -1;
}
if(start<0 || end<0 || start>end){
System.out.println("start、end非法！");
return -1;
}

//i指向数组头、j指向数组尾
int i=start+1,j=end;
//选择数组第一位为主元
int key = arr[start];
//若i与j未相遇，则执行以下循环
while(i<j){
//i从左向右扫描，直到当前元素大于主元时停下
while(arr[i]<=key && i<end){
i++;
}
//j从右向左扫描，直到当前元素小于主元时停下
while(arr[j]>=key && j>start){
j--;
}
//i、j停下有两种情况：1.
if(i<j)
swap(arr,i,j);
}
//将主元与j交换
swap(arr,start,j);
System.out.println("某一趟排序结果:"+printArray(arr));
//返回新的主元下标
return j;
}

/**
* 快速排序入口函数
* @param arr 待排序数组
* @return 返回有序的数组
*/
public static void QuickSort(int[] arr){
//健壮性判断
if(arr==null || arr.length<=0){
System.out.println("数组为空！");
return;
}

//通过递归进行快速排序
QuickSort(arr,0,arr.length-1);
}

/**
* 快速排序的递归函数
* @param arr 待排序数组
* @param start 数组的起始下标
* @param end 数组的结束下标
* @return 返回当前有序子序列
*/
private static void QuickSort(int[] arr,int start,int end){
if(start<end){
//获取主元
int key = partition(arr,start,end);
//对主元左侧的序列进行快速排序
QuickSort(arr,start,key-1);
//对主元右侧的序列进行快速排序
QuickSort(arr,key+1,end);
}
}

/**
* 实现i与j位置的元素交换
* @param arr 数组
* @param i 下标
* @param j 下标
*/
private static void swap(int[] arr,int i,int j){
//健壮性判断
if(arr==null || arr.length<=0){
System.out.println("数组为空！");
return;
}

//定义临时变量temp实现交换
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}

/**
* 输出数组元素
* @param arr
* @return
*/
private static String printArray(int[] arr){
if(arr==null){
System.out.println("数组为空！");
return null;
}

StringBuffer sb = new StringBuffer();
for(int i=0;i<arr.length;i++){
sb.append(arr[i]);
}

return sb.toString();
}
}