交换排序-快速排序

1、举例理解

假设我们现在对“6 1 2 7 9 3 4 5 10 8”这个10个数进行排序，首先在这个序列中随便找一个数作为基准数，。为了方便，就让第一个数6作为基准数吧。接下来，需要将这个序列中所有比基准数大的数放在6的右边，比基准数小的数放在6的左边。

方法其实很简单：分别从初始序列“6 1 2 7 9 3 4 5 10 8”两端开始“探测”。先从右往左找一个小于6的数，再从左往右找一个大于6的数，然后交换他们。这里可以用两个变量i和j，分别指向序列最左边和最右边。我们为这两个变量起个好听的名字“哨兵i”和“哨兵j”。刚开始的时候让哨兵i指向序列的最左边（即i=1），指向数字6。让哨兵j指向序列的最右边（即=10），指向数字。



（1）首先哨兵j开始出动，因为此处设置的基准数是最左边的数，所以需要让哨兵j先出动，这一点非常重要。哨兵j一步一步地向左挪动（即j–），直到找到一个小于6的数停下来。接下来哨兵i再一步一步向右挪动（即i++），直到找到一个数大于6的数停下来。最后哨兵j停在了数字5面前，哨兵i停在了数字7面前，现在交换哨兵i和哨兵j所指向的元素的值。





交换之后的序列如下：

6 1 2 5 9 3 4 7 10 8

（2）到此，第一次交换结束。接下来开始哨兵j继续向左挪动（再友情提醒，每次必须是哨兵j先出发）。他发现了4（比基准数6要小，满足要求）之后停了下来。哨兵i也继续向右挪动的，他发现了9（比基准数6要大，满足要求）之后停了下来。此时再次进行交换。





交换之后的序列如下：

6 1 2 5 4 3 9 7 10 8

（3）第二次交换结束，“探测”继续。哨兵j继续向左挪动，他发现了3（比基准数6要小，满足要求）之后又停了下来。哨兵i继续向右移动，糟啦！此时哨兵i和哨兵j相遇了，哨兵i和哨兵j都走到3面前。说明此时“探测”结束。我们将基准数6和3进行交换。







交换之后的序列如下：

3 1 2 5 4 6 9 7 10 8

到此第一轮“探测”真正结束。此时以基准数6为分界点，6左边的数都小于等于6，6右边的数都大于等于6。回顾一下刚才的过程，其实哨兵j的使命就是要找小于基准数的数，而哨兵i的使命就是要找大于基准数的数，直到i和j碰头为止。

现在基准数6已经归位，它正好处在序列的第6位。此时我们已经将原来的序列，以6为分界点拆分成了两个序列，左边的序列是“3 1 2 5 4”，右边的序列是“9 7 10 8”。接下来还需要分别处理这两个序列，只需要按照递归的方法对上面的数据进行处理即可。

接下来用一张图表示上述流程。

2、算法

public static void quickSort(int[] arr, int left, int right) {
int length = arr.length;

int i, j, t, temp;

if (left > right) {
return;
}

temp = arr[left];
i = left;
j = right;

while (i != j) {

//顺序很重要，要先从右边开始找
while (arr[j] >= temp && i < j) {
j--;
}

//再从左边找
while (arr[i] <= temp && i < j) {
i++;
}

//交换两个数在数组中的位置
if (i < j) {
t = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = t;
}
}

//输出结果
for (int k = 0; k < length; k++) {
System.out.print(arr[k] + "  ");
}
System.out.println();

//最终将基准数归位
arr[left] = arr[i];
arr[i] = temp;

//递归遍历
quickSort(arr, left, i - 1);
quickSort(arr, i + 1, right);
}

运行结果：

source:8  3  6  5  9  4  10  7  1  2

8  3  6  5  2  4  1  7  10  9
7  3  6  5  2  4  1  8  10  9
1  3  6  5  2  4  7  8  10  9
1  3  2  5  6  4  7  8  10  9
1  2  3  5  6  4  7  8  10  9
1  2  3  5  4  6  7  8  10  9
1  2  3  4  5  6  7  8  10  9
1  2  3  4  5  6  7  8  10  9
1  2  3  4  5  6  7  8  10  9
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10

快速排序：是目前基于比较的内部排序中被认为是最好的方法，当待排序的关键字是随机分布时，快速排序的平均时间最短。