快速排序 的原理及其java实现（递归与非递归）

快速排序由于排序效率在同为O(N*logN)的几种排序方法中效率较高，因此经常被采用，再加上快速排序思想----分治法也确实实用，因此很多软件公司的笔试面试，包括像腾讯，微软等知名IT公司都喜欢考这个，还有大大小的程序方面的考试如软考，考研中也常常出现快速排序的身影。

快速排序是C.R.A.Hoare于1962年提出的一种划分交换排序。它采用了一种分治的策略，通常称其为分治法(Divide-and-ConquerMethod)。

该方法的基本思想是：

1．先从数列中取出一个数作为基准数。

2．分区过程，将比这个数大的数全放到它的右边，小于或等于它的数全放到它的左边。

3．再对左右区间重复第二步，直到各区间只有一个数。

虽然快速排序称为分治法，但快速排序作了进一步的说明：挖坑填数+分治法：

先来看实例吧，定义下面再给出（最好能用自己的话来总结定义，这样对实现代码会有帮助）。

以一个数组作为示例，取区间第一个数为基准数。

初始时，i = 0;  j = 9;   X = a[i] = 72

由于已经将a[0]中的数保存到X中，可以理解成在数组a[0]上挖了个坑，可以将其它数据填充到这来。

从j开始向前找一个比X小或等于X的数。当j=8，符合条件，将a[8]挖出再填到上一个坑a[0]中。a[0]=a[8]; i++;  这样一个坑a[0]就被搞定了，但又形成了一个新坑a[8]，这怎么办了？简单，再找数字来填a[8]这个坑。这次从i开始向后找一个大于X的数，当i=3，符合条件，将a[3]挖出再填到上一个坑中a[8]=a[3]; j--;

数组变为：

 i = 3;   j = 7;   X=72

再重复上面的步骤，先从后向前找，再从前向后找。

从j开始向前找，当j=5，符合条件，将a[5]挖出填到上一个坑中，a[3] = a[5]; i++;

从i开始向后找，当i=5时，由于i==j退出。

此时，i = j = 5，而a[5]刚好又是上次挖的坑，因此将X填入a[5]。

数组变为：

可以看出a[5]前面的数字都小于它，a[5]后面的数字都大于它。因此再对a[0…4]和a[6…9]这二个子区间重复上述步骤就可以了。

对挖坑填数进行总结

1．i =L; j = R; 将基准数挖出形成第一个坑a[i]。

2．j--由后向前找比它小的数，找到后挖出此数填前一个坑a[i]中。

3．i++由前向后找比它大的数，找到后也挖出此数填到前一个坑a[j]中。

4．再重复执行2，3二步，直到i==j，将基准数填入a[i]中。

照着这个总结很容易实现挖坑填数的代码：

递归实现

private static int Partition(int[] arr, int start, int end) {
//arr[start]为挖的第一个坑
int key = arr[start];
while (start < end) {
while (arr[end] >= key && end > start)
end--;
arr[start] = arr[end];
while (arr[start] <= key && end > start)
start++;
arr[end] = arr[start];
}
arr[start] = key;
return start;
}

public static void quickSort(int[] arr, int start, int end) {
if (start < end) {
int index = Partition(arr, start, end);
quickSort(arr, start, index - 1);
quickSort(arr, index + 1, end);
}
}

快速排序的非递归实现

	// start和end为前闭后闭
private static void nonRec_quickSort(int[] a, int start, int end) {
// 用栈模拟
Stack<Integer> stack = new Stack<>();
if (start < end) {
stack.push(end);
stack.push(start);
while (!stack.isEmpty()) {
int l = stack.pop();
int r = stack.pop();
int index = partition(a, l, r);
if (l < index - 1) {
stack.push(index - 1);
stack.push(l);
}
if (r > index + 1) {
stack.push(r);
stack.push(index + 1);
}
}
}
System.out.println(Arrays.toString(a));
}
private static int partition(int[] a, int start, int end) {
int pivot = a[start];
while (start < end) {
while (start < end && a[end] >= pivot)
end--;
a[start] = a[end];
while (start < end && a[start] <= pivot)
start++;
a[end] = a[start];
}
a[start] = pivot;
return start;
}

算法分析：

最后

以上就是羞涩乌龟为你收集整理的快速排序 的原理及其java实现（递归与非递归）的全部内容，希望文章能够帮你解决快速排序 的原理及其java实现（递归与非递归）所遇到的程序开发问题。

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