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  • 排序算法之快速排序

    为什么叫快速排序,因为很快,并且空间复杂度是常数级别的,比归并排序好。

    快速排序的基础是 一次划分。通过这一次划分把一个元素排定在合适的位置,即:该元素左边的元素都不大于它,右边都不小于它。可以等于。

    借助一次划分,可以确定一个元素的位置。然后再将它左右两边的元素分别进行一次划分,当进行到单个元素的时候,整个数组就是有序的了。

    回想之前的选择排序,也是一个个的确定元素的位置,为什么快速排序可以做到NlgN呢?

    个人的感觉有两个方面:

    1、通过划分,使得每次遍历的规模不断减小。第一次需要遍历整个数组才能确定一个元素的位置,通过划分之后。再对两个子数组进行遍历,可以排定两个元素的位置。但是遍历这两个数组的时间比选择排序遍历剩下的数组小得多。

    2、通过划分,使得元素的大致位置已经确定了。例如第一次划分了k在中间,那么左端的元素,只可能在k的左端,而不需要考虑k右端的位置了。

    一:一次划分

    public static int partition(int a[],int lo,int hi){
    		
    		int i = lo;
    		int j = hi+1;//为了j--
    		
    		int temp = a[lo];//选第一个来切分,这个作为临时变量
    		
    		while(true){
    			
    			//先从左边开始,找到一个大于temp的
    			//再从右边开始,找到一个小于temp的
    			//交换
    			
    			//++i,为了跳过比较原值i,如果小于就继续加
    			while(a[++i]<temp)
    				if(i == hi)
    					break;
    			
    			//注意不能用j--
    			//--j和j--在没有到终止条件之前,没有区别
    			//但是在终止条件的时候,如果是j--,即使当前不符合条件,跳出循环之后,还会--,那么就左移了一位了,后面我们用j交换位置,会出错
    			while(temp<a[--j])
    				if(j == lo)
    					break;
    			
    			//终止条件
    			//假如i=j,可以证明当前a[j]=temp
    			//假如i>j,没有必要继续执行下去了,因为i的增加条件是,a[i]<temp,后面都是大于temp的,因为j是这样移过来的
    			//假如i>j,a[lo]和a[j]交换后,temp=a[j]<a[i],对的
    			if(i>=j)
    				break;
    			
    			Example.exch(a, i, j);
    			
    			
    		}//end while
    		
    		//将a[lo]放到合适的位置
    		//因为j是最后变化的,所以与j交换没错
    Example.exch(a, lo, j); return j; }

    二:快速排序

    public static void sort(int a[]){
    		
    		
    		sort(a,0,a.length-1);
    		
    		
    	}
    	
    	
    	public static void sort(int[] a,int lo,int hi){
    		
    		
    		if(lo>=hi)
    			return;
    		
    		int j = partition(a,lo,hi);
    		
    		sort(a,lo,j-1);
    		
    		sort(a,j+1,hi);//因为一次划分之后,a[j]的位置是确定的了,不用再划分
    		
    		
    		
    	}
    

    时间复杂度:

    递归的次数lgN,划分一次不到N,所以大概是NlgN。

    空间复杂度:

    每次划分只用了一个临时变量,用于原地划分。总共有lgN次,所以空间复杂度是lgN

    稳定性:

    在上面可以看到,与划分值(最左端)相等的值,有可能被交换到它的左边,而划分值交换到中间,所以是不稳定的。

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