18、排序算法-快速排序

来源：https://www.bilibili.com/video/BV1B4411H76f?p=60

一、思路

快速排序：是交换排序中的一种，属于冒泡排序的改进方法。在数据中间找到一个基准值，如果想从小到大排列，比基准值小的放在基准值的左边，比基准值大的放在基准值的右边。然后左边右边分别递归快速排序。

例如：[-9,78,0,23,-576,70]，从小到大排列

方法开始设置左边的起始位置下标l = 0，右边的起始位置下标r = arr.length-1，以及基准值，基准值可以在数组中随意选择，这里选择的是pivot=arr[(l+r)/2]，即数组中间位置的数据作为基准值。

第一趟：从l和r分别开始找比基准值小（右边）和大（左边）的数据。

这里基准值是0。-9小于0，l++,在左边找到了比0大的数78，此时l=1;

继续在右边找，70大于0，r--,在右边找到了比0小的数-576，此时r=4。

交换两个数[-9,-576,0,23,78,70]。此时l=1所在的位置已经小于基准值，l++,到0了，l=2;

继续右边，r=4所在的位置已经大于基准值，r--，r=3的位置数据依然大于基准值，r--，此时r=2=l。本次左右两边的数据比较完毕，结束。

左边[-9,780],0,[23,78,70]右边。

第二趟，以同样的形式递归左边和右边。以下都是这样。

这样说不清楚，一会单步调试看一下。

 

二、实现

//快速排序
public class QuickSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {-8,-9,78,0,23,-567,70,-7};
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        int left = 0;
        int right = arr.length - 1;

        quickSort(arr,left,right);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

    public static void quickSort(int[] arr,int left,int right){
        int l = left;//左边的起始位置
        int r = right;//右边的起始位置
        int pivot = arr[(left+right)/2];//中间值（基准值）
        while(l < r){
            //遍历左边找比基准值大的
            while (arr[l] < pivot){
                l += 1;
            }
            //遍历右边找比基准值小的
            while (arr[r] > pivot){
                r -= 1;
            }
            if(l >= r){
                //此次比较已经完全遍历了整个数组
                break;
            }
            //找到了对应的数据，交换
            int temp = arr[l];
            arr[l] = arr[r];
            arr[r] = temp;

            //还有一种可能，遍历到了基准值，同样满足跳出上面两个while的条件，基准值也要交换
            //交换完成后，基准值的位置发生了改变
            if(arr[l] == pivot){
                //这个基准值是从右边换过来的
                r -= 1;
            }
            if(arr[r] == pivot){
                //这个基准值是从左边换过来的
                l += 1;
            }
        }

        //接下来开始迭代了，但是要避免一个情况，l和r最终在一个位置，那么递归会重复中间的数据
        if(l == r){
            l += 1;
            r -= 1;
        }
        if(left < r){
            quickSort(arr,left,r);
        }
        if(right > l){
            quickSort(arr,l,right);
        }
    }
}

结果

[-8, -9, 78, 0, 23, -567, 70, -7]
[-567, -9, -8, -7, 0, 23, 70, 78]

单步调试：

第一次进入方法

找到左边的坐标（2）和右边的坐标（7），交换数据后[-8, -9, -7, 0, 23, -567, 70, 78]

 下一波，左边（3），右边（5），左边到基准值的位置了，依然交换[-8, -9, -7,  -567, 23,0, 70, 78]

 

 这时候下边的判断就有用了，基准值交换到了右边，所以左边的继续++（4），继续和基准值比较，交换

 下一波，左（4），右（5），还是交换[-8, -9, -7,  -567,0,23, 70, 78]，但是基准值换到了左边，所以右边--（4）再与基准值比。但是r=4也满足下面的判断，所以l++(5)

 好了，现在满足退出while的条件了，整个数组遍历完成了,继续下去就是迭代的过程了。