快速排序（白話版）——快速排序，快速搞定（Java版）

 快速排序因爲排序效率在同爲O(N*logN)的幾種排序方法中效率較高，所以常常被採用，再加上快速排序思想----分治法也確實實用，所以不少軟件公司的筆試面試，包括像騰訊，微軟等知名IT公司都喜歡考這個，還有大大小的程序方面的考試如軟考，考研中也經常出現快速排序的身影。

總的說來，要直接默寫出快速排序仍是有必定難度的，由於本人就本身的理解對快速排序做了下白話解釋，但願對你們理解有幫助，達到快速排序，快速搞定。

 

快速排序是C.R.A.Hoare於1962年提出的一種劃分交換排序。它採用了一種分治的策略，一般稱其爲分治法(Divide-and-ConquerMethod)。

該方法的基本思想是：

1．先從數列中取出一個數做爲基準數。

2．分區過程，將比這個數大的數全放到它的右邊，小於或等於它的數全放到它的左邊。

3．再對左右區間重複第二步，直到各區間只有一個數。

 

雖然快速排序稱爲分治法，但分治法這三個字顯然沒法很好的歸納快速排序的所有步驟。所以個人對快速排序做了進一步的說明：挖坑填數+分治法：

先來看實例吧，定義下面再給出（最好能用本身的話來總結定義，這樣對實現代碼會有幫助）。

 

以一個數組做爲示例，取區間第一個數爲基準數。

0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
72	6	57	88	60	42	83	73	48	85

初始時，i = 0;  j = 9;   X = a[i] = 72

因爲已經將a[0]中的數保存到X中，能夠理解成在數組a[0]上挖了個坑，能夠將其它數據填充到這來。

從j開始向前找一個比X小或等於X的數。當j=8，符合條件，將a[8]挖出再填到上一個坑a[0]中。a[0]=a[8]; i++;  這樣一個坑a[0]就被搞定了，但又造成了一個新坑a[8]，這怎麼辦了？簡單，再找數字來填a[8]這個坑。此次從i開始向後找一個大於X的數，當i=3，符合條件，將a[3]挖出再填到上一個坑中a[8]=a[3]; j--;

 

數組變爲：

0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
48	6	57	88	60	42	83	73	88	85

 i = 3;   j = 7;   X=72

再重複上面的步驟，先從後向前找，再從前向後找。

從j開始向前找，當j=5，符合條件，將a[5]挖出填到上一個坑中，a[3] = a[5]; i++;

從i開始向後找，當i=5時，因爲i==j退出。

此時，i = j = 5，而a[5]恰好又是上次挖的坑，所以將X填入a[5]。

 

數組變爲：

0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
48	6	57	42	60	72	83	73	88	85

能夠看出a[5]前面的數字都小於它，a[5]後面的數字都大於它。所以再對a[0…4]和a[6…9]這二個子區間重複上述步驟就能夠了。

 

 

對挖坑填數進行總結

1．i =L; j = R; 將基準數挖出造成第一個坑a[i]。

2．j--由後向前找比它小的數，找到後挖出此數填前一個坑a[i]中。

3．i++由前向後找比它大的數，找到後也挖出此數填到前一個坑a[j]中。

4．再重複執行2，3二步，直到i==j，將基準數填入a[i]中。

照着這個總結很容易實現挖坑填數的代碼：

public static int adjustArray(int[] a, int l, int r) {
		int i = l, j = r;
		int x = a[i];
		while (i < j) {
			while (i < j && a[j] >= x) {
				j--;
			}
			if (i < j) {
				a[i] = a[j];
				i++;
			}
			while (i < j && a[i] < x) {
				i++;
			}
			if (i < j) {
				a[j] = a[i];
				j--;
			}

		}
		a[i] = x;
		return i;
	}

再寫分治法的代碼：

public static void quickSort(int[] a, int l, int r) {
		if (l < r) {
			int i = adjustArray(a, l, r);
			quickSort(a, l, i - 1);
			quickSort(a, i + 1, r);
		}
	}

快速排序還有不少改進版本，如隨機選擇基準數，區間內數據較少時直接用另的方法排序以減少遞歸深度。有興趣的筒子能夠再深刻的研究下。

//java 代碼（所有代碼）
package sort;

import java.util.Arrays;

public class QuickSort02 {
	public static int adjustArray(int[] a, int l, int r) {
		int i = l, j = r;
		int x = a[i];
		while (i < j) {
			while (i < j && a[j] >= x) {
				j--;
			}
			if (i < j) {
				a[i] = a[j];
				i++;
			}
			while (i < j && a[i] < x) {
				i++;
			}
			if (i < j) {
				a[j] = a[i];
				j--;
			}

		}
		a[i] = x;
		return i;
	}

	public static void quickSort(int[] a, int l, int r) {
		if (l < r) {
			int i = adjustArray(a, l, r);
			quickSort(a, l, i - 1);
			quickSort(a, i + 1, r);
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		int[] a = { 1, 4, 5, 2, 6, 7 };
		quickSort(a, 0, a.length - 1);
		System.out.println(Arrays.toString(a));
	}

}

注1，有的書上是以中間的數做爲基準數的，要實現這個方便很是方便，直接將中間的數和第一個數進行交換就能夠了。