掌握挖坑法，快速排序不再是难题

2024-01-17 14:06:34

在计算机科学领域，快速排序算法以其高效的排序性能而闻名。挖坑法是快速排序的一种变种，它采用了一种巧妙的策略来实现快速排序。本文将深入探讨挖坑法，并用Java和Scala两种编程语言实现它，帮助你彻底掌握这一强大的排序算法。

挖坑法简介

挖坑法是一种快速排序算法，它通过挖出一个"坑"并移动数组中的元素来实现排序。算法首先选择一个元素作为基准（pivot），然后将数组划分为两个子数组：一个包含所有小于基准的元素，另一个包含所有大于基准的元素。随后，算法递归地将这两个子数组进行排序，直到整个数组排序完成。

与传统快速排序不同，挖坑法不使用额外的空间，因为它直接在原数组上操作。这意味着它可以在不牺牲排序速度的情况下节省内存空间。

Java实现

public class QuickSort {

    public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
        if (low < high) {
            int pivot = partition(arr, low, high);
            quickSort(arr, low, pivot - 1);
            quickSort(arr, pivot + 1, high);
        }
    }

    private static int partition(int[] arr, int low, int high) {
        int pivot = arr[high];
        int i = (low - 1);

        for (int j = low; j < high; j++) {
            if (arr[j] < pivot) {
                i++;

                int temp = arr[i];
                arr[i] = arr[j];
                arr[j] = temp;
            }
        }

        int temp = arr[i + 1];
        arr[i + 1] = arr[high];
        arr[high] = temp;

        return (i + 1);
    }
}

Scala实现

object QuickSort {

  def quickSort(arr: Array[Int], low: Int, high: Int): Unit = {
    if (low < high) {
      val pivot = partition(arr, low, high)
      quickSort(arr, low, pivot - 1)
      quickSort(arr, pivot + 1, high)
    }
  }

  private def partition(arr: Array[Int], low: Int, high: Int): Int = {
    val pivot = arr(high)
    var i = low - 1

    for (j <- low until high) {
      if (arr(j) < pivot) {
        i += 1

        val temp = arr(i)
        arr(i) = arr(j)
        arr(j) = temp
      }
    }

    val temp = arr(i + 1)
    arr(i + 1) = arr(high)
    arr(high) = temp

    (i + 1)
  }
}