圖文講解Java中實現(xiàn)quickSort快速排序算法的方法
相對冒泡排序、選擇排序等算法而言,快速排序的具體算法原理及實現(xiàn)有一定的難度。為了更好地理解快速排序,我們?nèi)匀灰耘e例說明的形式來詳細描述快速排序的算法原理。在前面的排序算法中,我們以5名運動員的身高排序問題為例進行講解,為了更好地體現(xiàn)快速排序的特點,這里我們再額外添加3名運動員。實例中的8名運動員及其身高信息詳細如下(F、G、H為新增的運動員): A(181)、B(169)、C(187)、D(172)、E(163)、F(191)、G(189)、H(182)
在前面的排序算法中,這些排序都是由教練主導完成了,現(xiàn)在運動員人數(shù)增加了,教練也想趁機去休息一下,于是教練叫來了兩名助手,讓這兩名助手以快速排序法的排序方式來實現(xiàn)對8名運動員的身高從左到右、從低到高的排序。
按照快速排序法的算法原理,兩名助手分別站在運動員排列的兩側(cè),如下圖所示:

首先,助手1從排列中選出一名運動員(一般選擇左側(cè)第1位運動員或最中間的運動員),這里選擇運動員A(181)。由于排序是從左到右、從低到高,所以助手1需要一個身高比A(181)更小的運動員(選出來的A(181)作為比較的基準,本輪所有的比較,都是與最初選出來的運動員A(181)比較):

下面我們來繼續(xù)參考快速排序第一輪的詳細示意圖。







當兩名助手在排序?qū)ふ业倪^程中相遇后,就停止當前輪次的比較,并把最初選出來的運動員A(181)放在兩名助手相遇的空位上:

在快速排序中,當兩名助手相遇時,本輪排序就結(jié)束了。此時,我們發(fā)現(xiàn),以兩名運動員相遇的位置A(181)作為分割點,排列左邊的都是身高比A(181)小的運動員,排列右側(cè)的都是身高比A(181)大的運動員。這個時候,我們再把A(181)左側(cè)和右側(cè)的兩個排序分開來看,如果我們繼續(xù)使用上述兩名助手的排序方法分別對兩邊的排列進行排序,那么經(jīng)過多次排列后,最后就能夠得到我們所需要的排序結(jié)果。
上面就是快速排序的整個排序?qū)崿F(xiàn)過程??焖倥判蚓褪抢蒙鲜龅呐判蛞?guī)則,將一個排列分為兩個排列,兩個排列分為四個排列,直到無排列可分為止,最后就得到了我們所需要的排序結(jié)果。
現(xiàn)在,我們依然編程Java代碼來實現(xiàn)使用快速排序?qū)ι鲜?名運動員的身高進行排序:
/**
* 對指定的數(shù)組中索引從start到end之間的元素進行快速排序
*
* @param array 指定的數(shù)組
* @param start 需要快速排序的數(shù)組索引起點
* @param end 需要快速排序的數(shù)組索引終點
*/
public static final void quickSort(int[] array, int start, int end) {
// i相當于助手1的位置,j相當于助手2的位置
int i = start, j = end;
int pivot = array[i]; // 取第1個元素為基準元素
int emptyIndex = i; // 表示空位的位置索引,默認為被取出的基準元素的位置
// 如果需要排序的元素個數(shù)不止1個,就進入快速排序(只要i和j不同,就表明至少有2個數(shù)組元素需要排序)
while (i < j) {
// 助手2開始從右向左一個個地查找小于基準元素的元素
while (i < j && pivot <= array[j])
j--;
if (i < j) {
// 如果助手2在遇到助手1之前就找到了對應的元素,就將該元素給助手1的"空位",j成了空位
array[emptyIndex] = array[emptyIndex = j];
}
// 助手1開始從左向右一個個地查找大于基準元素的元素
while (i < j && array[i] <= pivot)
i++;
if (i < j) {
// 如果助手1在遇到助手2之前就找到了對應的元素,就將該元素給助手2的"空位",i成了空位
array[emptyIndex] = array[emptyIndex = i];
}
}
// 助手1和助手2相遇后會停止循環(huán),將最初取出的基準值給最后的空位
array[emptyIndex] = pivot;
// =====本輪快速排序完成=====
// 如果分割點i左側(cè)有2個以上的元素,遞歸調(diào)用繼續(xù)對其進行快速排序
if (i - start > 1) {
quickSort(array, 0, i - 1);
}
// 如果分割點j右側(cè)有2個以上的元素,遞歸調(diào)用繼續(xù)對其進行快速排序
if (end - j > 1) {
quickSort(array, j + 1, end);
}
}
//主方法
public static void main(String[] args) {
// =====使用快速排序法對表示8名運動員身高的數(shù)組heights進行從低到高的排序=====
// A(181)、B(169)、C(187)、D(172)、E(163)、F(191)、G(189)、H(182)
int[] heights = { 181, 169, 187, 172, 163, 191, 189, 182 };
// 調(diào)用快速排序方法
quickSort(heights, 0, heights.length - 1);
// 輸出排序后的結(jié)果
for (int height : heights) {
System.out.println(height);
}
}
以上Java代碼運行結(jié)果輸出如下:
163 169 172 181 182 187 189 191
注意:由于局部思維差異,上述快速排序的代碼實現(xiàn)可能存在多種變體。不過,無論何種形式的變體,快速排序的核心思想并不會發(fā)生改變。
另一種實現(xiàn):單向掃描
快速排序的數(shù)組切分還有另一種單向掃描的版本,具體步驟是選擇數(shù)組中最后一個元素作為切分元素,同樣設(shè)置兩個指針,指針i指向數(shù)組中第一個元素前面一個位置,j則指向數(shù)組中第一個元素。j從前左右往右掃描,遇到小于等于切分元素時就把i加一,然后交換i和j指向的元素。最后把i+1位置的元素和切分元素交換即可完成一次數(shù)組劃分。代碼實現(xiàn)如下:
int partition(int[] a, int lo, int hi) {
int i = lo - 1, j = lo;
int v = a[hi];
while (j < hi) {
if (a[j] <= v) {
swap(a, ++i, j);
}
j++;
}
swap(a, i + 1, hi);
return i + 1;
}
相關(guān)文章
Java使用抽象工廠模式實現(xiàn)的肯德基消費案例詳解
這篇文章主要介紹了Java使用抽象工廠模式實現(xiàn)的肯德基消費案例,較為詳細的分析了抽象工廠模式的定義、原理并結(jié)合實例形式分析了Java使用抽象工廠模式實現(xiàn)肯德基消費案例的步驟與相關(guān)操作技巧,需要的朋友可以參考下2018-05-05
IDEA創(chuàng)建SpringBoot項目整合mybatis時mysql-connector-java報錯異常的詳細分析
最近工作中發(fā)現(xiàn)了個錯誤,分享給同樣遇到這個問題的朋友,這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于IDEA創(chuàng)建SpringBoot項目整合mybatis時mysql-connector-j報錯異常的詳細分析,需要的朋友可以參考下2023-02-02

