快速排序—(面试碰到过好几次)

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

原理:

快速排序,说白了就是给基准数据找其正确索引位置的过程.
如下图所示,假设最开始的基准数据为数组第一个元素23,则首先用一个临时变量去存储基准数据,即tmp=23;然后分别从数组的两端扫描数组，设两个指示标志:low指向起始位置，high指向末尾.

首先从后半部分开始，如果扫描到的值大于基准数据就让high减1,如果发现有元素比该基准数据的值小(如上图中18<=tmp)，就将high位置的值赋值给low位置 ,结果如下:
这里写图片描述
然后开始从前往后扫描,如果扫描到的值小于基准数据就让low加1,如果发现有元素大于基准数据的值(如上图46=>tmp)，就再将low位置的值赋值给high位置的值,指针移动并且数据交换后的结果如下:

然后再开始从后向前扫描,原理同上,发现上图11<=tmp,~~则将low位置的值赋值给high位置的值~~ ,结果如下:
然后再开始从后向前扫描,原理同上,发现上图11<=tmp,则将high位置的值赋值给low位置的值,结果如下:

然后再开始从前往后遍历,直到low=high结束循环,此时low或high的下标就是基准数据23在该数组中的正确索引位置.如下图所示.
这里写图片描述
这样一遍走下来,可以很清楚的知道,其实快速排序的本质就是把基准数大的都放在基准数的右边,把比基准数小的放在基准数的左边,这样就找到了该数据在数组中的正确位置.
以后采用递归的方式分别对前半部分和后半部分排序，当前半部分和后半部分均有序时该数组就自然有序了。

一些小结论

从上面的过程中可以看到:

①先从队尾开始向前扫描且当low < high时,如果a[high] > tmp,则high–,但如果a[high] < tmp,则将high的值赋值给low,即arr[low] = a[high],同时要转换数组扫描的方式,即需要从队首开始向队尾进行扫描了
②同理,当从队首开始向队尾进行扫描时,如果a[low] < tmp,则low++,但如果a[low] > tmp了,则就需要将low位置的值赋值给high位置,即arr[low] = arr[high],同时将数组扫描方式换为由队尾向队首进行扫描.
③不断重复①和②,知道low>=high时(其实是low=high),low或high的位置就是该基准数据在数组中的正确索引位置.

按照上诉理论我写的代码如下:

package com.nrsc.sort;

public class QuickSort { 
   
	public static void main(String[] args) { 
   
		int[] arr = { 
    49, 38, 65, 97, 23, 22, 76, 1, 5, 8, 2, 0, -1, 22 };
		quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
		System.out.println("排序后:");
		for (int i : arr) { 
   
			System.out.println(i);
		}
	}

	private static void quickSort(int[] arr, int low, int high) { 
   

		if (low < high) { 
   
			// 找寻基准数据的正确索引
			int index = getIndex(arr, low, high);

			// 进行迭代对index之前和之后的数组进行相同的操作使整个数组变成有序
			//quickSort(arr, 0, index - 1); 之前的版本，这种姿势有很大的性能问题，谢谢大家的建议
			quickSort(arr, low, index - 1);
			quickSort(arr, index + 1, high);
		}

	}

	private static int getIndex(int[] arr, int low, int high) { 
   
		// 基准数据
		int tmp = arr[low];
		while (low < high) { 
   
			// 当队尾的元素大于等于基准数据时,向前挪动high指针
			while (low < high && arr[high] >= tmp) { 
   
				high--;
			}
			// 如果队尾元素小于tmp了,需要将其赋值给low
			arr[low] = arr[high];
			// 当队首元素小于等于tmp时,向前挪动low指针
			while (low < high && arr[low] <= tmp) { 
   
				low++;
			}
			// 当队首元素大于tmp时,需要将其赋值给high
			arr[high] = arr[low];

		}
		// 跳出循环时low和high相等,此时的low或high就是tmp的正确索引位置
		// 由原理部分可以很清楚的知道low位置的值并不是tmp,所以需要将tmp赋值给arr[low]
		arr[low] = tmp;
		return low; // 返回tmp的正确位置
	}
}