快速排序是一种高效的排序算法,其基本思想是采用分治法(Divide and Conquer)。以下是Java中快速排序的实现:
public class QuickSort {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {5, 1, 7, 3, 1, 6, 9, 4};
quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
for (int i : arr) {
System.out.print(i + " ");
}
}
public static void quickSort(int[] arr, int left, int right) {
if (left < right) {
int pivotIndex = partition(arr, left, right);
quickSort(arr, left, pivotIndex - 1);
quickSort(arr, pivotIndex + 1, right);
}
}
private static int partition(int[] arr, int left, int right) {
int pivot = arr[right]; // 选择最右边的元素作为基准
int i = left - 1;
for (int j = left; j < right; j++) {
if (arr[j] < pivot) {
i++;
swap(arr, i, j);
}
}
swap(arr, i + 1, right);
return i + 1;
}
private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}
}
快速排序的工作原理:
选择基准元素:
从数组中选择一个元素作为基准(pivot)。
分区操作:
重新排列数组,使得所有小于基准的元素放在基准的左边,所有大于基准的元素放在基准的右边。
递归排序:
对基准左右两边的子数组递归执行快速排序。
关键步骤:
partition方法:选择基准元素,并将数组划分为两部分,左边的元素小于等于基准,右边的元素大于基准。
swap方法:交换数组中两个元素的位置。
示例输出:
对于数组 `{5, 1, 7, 3, 1, 6, 9, 4}`,执行上述代码后,输出的排序结果是:
1 1 3 4 5 6 7 9 10
快速排序的平均时间复杂度为O(n log n),最坏情况下为O(n^2),但通过合理选择基准元素可以避免最坏情况的发生。