轻松掌握快速排序算法，在Java世界里高效归类数据

后端

2023-02-17 18:03:17

快速排序算法：用分而治之征服数据世界

简介

快速排序算法自 1960 年诞生以来，一直凭借其卓越的性能和简洁的实现风靡编程界。它适用于各种编程语言，包括 Java。本文将深入探讨快速排序算法，了解其工作原理、Java 实现以及常见问题解答。

分而治之策略

快速排序算法之所以如此高效，奥秘就在于它的分而治之策略。它首先选取一个称为“枢轴元素”的数据项，然后将剩余的数据项按照与枢轴元素的大小关系划分为两部分：一部分包含比枢轴元素小的数据项，另一部分包含比枢轴元素大的数据项。

接下来，算法递归地对这两部分数据执行同样的操作，直到每一部分都只包含一个或零个数据项。这样就完成了整个排序过程。

算法流程

选择枢轴元素： 通常选择数组中最后一个元素作为枢轴元素。
分区： 将数组分成两部分，一部分包含比枢轴元素小的元素，另一部分包含比枢轴元素大的元素。
递归排序： 对这两个子数组递归地应用快速排序算法。
重复步骤 1-3， 直到数组中的所有元素都按从小到大的顺序排序。

时间复杂度

快速排序算法的时间复杂度为 O(n log n)，在平均情况下表现出色，但在最坏情况下时间复杂度可达 O(n^2)。因此，在某些特殊情况下，快速排序算法可能不如其他排序算法高效。

Java 实现

//快速排序算法的Java实现
public class QuickSort {

    //快速排序函数
    public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
        if (low < high) {
            int partitionIndex = partition(arr, low, high);

            //对子数组进行递归排序
            quickSort(arr, low, partitionIndex - 1);
            quickSort(arr, partitionIndex + 1, high);
        }
    }

    //分区函数
    public static int partition(int[] arr, int low, int high) {
        int pivot = arr[high];
        int i = low - 1;

        //将比枢轴元素小的元素移动到枢轴元素左边
        for (int j = low; j < high; j++) {
            if (arr[j] < pivot) {
                i++;

                //交换arr[i]和arr[j]
                int temp = arr[i];
                arr[i] = arr[j];
                arr[j] = temp;
            }
        }

        //将枢轴元素移动到正确的位置
        int temp = arr[i + 1];
        arr[i + 1] = arr[high];
        arr[high] = temp;

        //返回枢轴元素的位置
        return i + 1;
    }

    //主函数
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {10, 7, 8, 9, 1, 5};

        //调用快速排序函数进行排序
        quickSort(arr, 0, arr.length - 1);

        //输出排序后的数组
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }
}