优质的常州网站建设,企业网站建设预算,网站数据库建设方案,高端个性化网站建设快速排序 详解 快速排序1. 挖坑法2. 左右指针法 #xff08;Hoare 法#xff09;3. 前后指针法4. 快排非递归 代码优化 排序#xff1a; 排序#xff0c;就是使一串记录#xff0c;按照其中的某个或某些关键字的大小#xff0c;递增或递减的排列起来的操作。
稳定性Hoare 法3. 前后指针法4. 快排非递归 代码优化 排序 排序就是使一串记录按照其中的某个或某些关键字的大小递增或递减的排列起来的操作。
稳定性 假定在待排序的记录序列中存在多个具有相同的关键字的记录若经过排序这些记录的相对次序保持不变即在原序列中 r[i] r[j] 且 r[i] 在 r[j] 之前而在排序后的序列中 r[i] 仍在 r[j] 之前则称这种排序算法是稳定的否则称为不稳定的。 注意稳定排序可以实现为不稳定的形式 而不稳定的排序实现不了稳定的形式 内部排序 数据元素全部放在内存中的排序。
外部排序 数据元素太多不能同时放在内存中根据排序过程的要求不能在内外存之间移动数据的排序。
快速排序
快速排序是 Hoare 于 1962 年提出的一种二叉树结构的交换排序方法其基本思想为任取待排序元素序列中的某元素作为基准值按照该排序码将待排序集合分割成两子序列左子序列中所有元素均小于基准值右子序列中所有元素均大于基准值然后最左右子序列重复该过程直到所有元素都排列在相应位置上为止。
1. 挖坑法 选择基准元素从待排序的数组中选择一个元素作为基准pivot。通常情况下可以选择第一个元素、最后一个元素、中间元素或者随机选择一个元素作为基准。 分割数组从数组的两端开始分别设置两个指针一个从左边low指针开始一个从右边high指针开始分别向中间移动直到它们相遇。在移动过程中通过比较元素与基准的大小关系找到一个大于基准的元素和一个小于基准的元素并将它们互换位置。 继续分割重复步骤2直到low指针和high指针相遇。在此过程中将小于基准的元素移到基准的左侧将大于基准的元素移到基准的右侧形成三个区域。 递归排序对左侧小于基准的区域和右侧大于基准的区域分别递归地应用快速排序算法。 public static void quickSort(int[] arr) {int len arr.length;partition(arr, 0, len-1);}public static void partition(int[] arr, int left, int right) {if (left right) {return;}int pivot left;int value arr[left];// 从两边开始遍历int begin left;int end right;while (begin end) {// 注意一定要带上 , 不然死循环while (begin end arr[end] value) {end--;}// 右边找到小于 value 的值arr[pivot] arr[end];// end 变为 坑pivot end;while (begin end arr[begin] value) {begin;}// 左边找到大于 value 的值arr[pivot] arr[begin];// begin 变为坑pivot begin;}// value 找到自己的正确位置arr[pivot] value;// 递归左边和右边partition(arr, left, pivot-1);partition(arr, pivot1, right);}2. 左右指针法 Hoare 法
从两边开始 左边找到比基准值大的 右边找比基准值小的 找到后 两边交换 一直到左右两个指针相遇 相遇位置即为基准值的正确位置 然后递归确定左右两边的区间元素的位置。 public static void quickSort(int[] arr) {int len arr.length;partition(arr, 0, len-1);}public static void partition(int[] arr, int left, int right) {if (left right) {return;}int value arr[left];int begin left;int end right;while (begin end) {// 注意一定要带上 , 不然死循环while (begin end arr[end] value) {end--;}while (begin end arr[begin] value) {begin;}swap(arr, begin, end);}swap(arr, left, begin);partition(arr, left, begin-1);partition(arr, begin1, right);}public static void swap (int[] arr, int index1, int index2) {int temp arr[index1];arr[index1] arr[index2];arr[index2] temp;}3. 前后指针法
后面的指针指向小于基准值的最后一个 前面的指针一直往后找 找到小于基准值的就与后面指针的下一个位置交换 后面的指针 直到前面的指针遍历完 最后后面的指针的位置 就是基准值的正确位置。然后再递归确定左右区间的元素的位置。 public static void quickSort(int[] arr) {int len arr.length;partition(arr, 0, len-1);}public static void partition(int[] arr, int left, int right) {if (left right) {return;}int value arr[left];// 前后指针int end left;int front left 1;while (front right) {if (arr[front] value) {swap(arr, end1, front);end;}front;}swap(arr, left, end);// 递归左边和右边partition(arr, left, end-1);partition(arr, end1, right);}public static void swap (int[] arr, int index1, int index2) {int temp arr[index1];arr[index1] arr[index2];arr[index2] temp;}4. 快排非递归
使用栈记录要排序的区间 public static void quickSortNonR(int[] arr) {int len arr.length;StackInteger stack new Stack();stack.push(arr.length-1);stack.push(0);while (!stack.isEmpty()) {int left stack.pop();int right stack.pop();if (left right) {continue;}int pivot left;int value arr[left];// 从两边开始遍历int begin left;int end right;while (begin end) {// 注意一定要带上 , 不然死循环while (begin end arr[end] value) {end--;}// 右边找到小于 value 的值arr[pivot] arr[end];// end 变为 坑pivot end;while (begin end arr[begin] value) {begin;}// 左边找到大于 value 的值arr[pivot] arr[begin];// begin 变为坑pivot begin;}// value 找到自己的正确位置arr[pivot] value;// 右区间stack.push(right);stack.push(pivot1);// 左区间stack.push(pivot-1);stack.push(left);}}
代码优化
优化一 三数取中 当我们找基准值时 基准值越靠近是中位数每次都近似于将一个大的区间分成两个相等的区间 那么时间复杂度越低 越靠近是 ON*logN, 最坏的情况下 每次确定一个元素 即分成的两个区间其中一个只有一个元素 那么如果每次都是这样的话 最终的时间复杂度为 ON*N 所以选择基准值时 越靠近中位数越好。
这里面以前后指针为例使用了 三数取中
public static void quickSort(int[] arr) {int len arr.length;partition(arr, 0, len-1);}/*** 前后指针*/public static void partition(int[] arr, int left, int right) {if (left right) {return;}// 三数取中int midIndex getMidIndex(arr, left, right);swap(arr, left, midIndex);int value arr[left];// 前后指针int end left;int front left 1;while (front right) {if (arr[front] value) {swap(arr, end1, front);end;}front;}swap(arr, left, end);// 递归左边和右边partition(arr, left, end-1);partition(arr, end1, right);}public static int getMidIndex(int[] arr, int left, int right) {int midIndex ((right - left) 1) left;if (arr[left] arr[midIndex]) {if (arr[midIndex] arr[right]) {return midIndex;} else {if (arr[left] arr[right]) {return left;} else {return right;}}} else {if (arr[midIndex] arr[right]) {return midIndex;} else {if (arr[left] arr[right]) {return right;} else {return left;}}}}public static void swap (int[] arr, int index1, int index2) {int temp arr[index1];arr[index1] arr[index2];arr[index2] temp;}优化二 小区间优化 当区间中元素数量比较少时区间中元素本身就接近有序 使用直接插入排序能提高效率 直接插入排序 假如说有 100W 个数据 就会调用 100W 次 partition 函数 但是光最后两层就会调用近 80W 次 所以使用小区间优化提高效率。
直接插入排序 public static void insertSort(int[] arr) {int len arr.length;for (int i 1; i len; i) {// 从已经有序的位置从后往前开始比较int key arr[i];int end i-1;while (end 0 arr[end] key) {// 数据往后挪arr[end1] arr[end];end--;}// 找到了合适位置, 就插入进去arr[end1] key;}}在快排中使用小区间优化
/*** 直接插入排序*/public static void insertSort(int[] arr, int left, int right) {for (int i left1; i right; i) {// 从已经有序的位置从后往前开始比较int key arr[i];int end i-1;while (end 0 arr[end] key) {// 数据往后挪arr[end1] arr[end];end--;}// 找到了合适位置, 就插入进去arr[end1] key;}}public static void quickSort(int[] arr) {int len arr.length;partition(arr, 0, len-1);}public static void partition(int[] arr, int left, int right) {if (left right) {return;}// 小区间优化, 当数组中元素个数 100 个时使用直接插入排序// 主要是减少了递归的次数if (right - left 1 100) {insertSort(arr, left, right);return;}// 三数取中int midIndex getMidIndex(arr, left, right);swap(arr, left, midIndex);int value arr[left];// 前后指针int end left;int front left 1;while (front right) {if (arr[front] value) {swap(arr, end1, front);end;}front;}swap(arr, left, end);// 递归左边和右边partition(arr, left, end-1);partition(arr, end1, right);}
总结
快速排序整体的综合性能和使用场景都是比较好的所以才敢叫快速排序时间复杂度 O (N*logN)空间复杂度 O(logN)是不稳定排序对数据比较敏感 当数据本身就是有序时 情况最坏 因为每次只能确定一个数据 时间复杂度为 ON*N
好啦, 以上就是对快速排序的讲解 希望能帮到你 评论区欢迎指正
