Java 快速排序(挖坑+分治)

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,但分治法这三个字显然无法很好的概括快速排序的全部步骤。

因此我的对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。


0


1


2


3


4


5


6


7


8


9


72


6


57


88


60


42


83


73


48


85

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:


0


1


2


3


4


5


6


7


8


9


48


6


57


88


60


42


83


73


88


85

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:


0


1


2


3


4


5


6


7


8


9


48


6


57


42


60


72


83


73


88


85

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:

 1 package Sorting;
 2
 3 public class QuickSorting {
 4
 5     public static void main(String[] args) {
 6         // TODO Auto-generated method stub
 7          int arr[]={1,5,6,84,15,26,355,26,35,36,45,-5,36,45,18,4,44,58};
 8          int brr[]={1,5,6,84,15,26,35,36,45,18,4,44,58,555,63,78,98,15,0,-5,-8};
 9          QuickSort qs=new QuickSort();
10           qs.sort1(0, arr.length-1,arr);
11
12           qs.sort2(0, brr.length-1,brr);
13
14       for(int e:arr){
15           System.out.print(e+" ");
16         }
17       System.out.println();
18       System.out.println("**********************************");
19       for(int e:brr){
20             System.out.print(e+" ");
21           }
22     }
23 }
24
25    class QuickSort {
26
27        //   1.挖坑填数+分治法       ******************
28
29            public void sort1(int L,int R,int s[]){
30              if(L<R){
31                  int i=L,j=R,x=s[L];
32             while(i<j){
33                      //从右到左找第一个比x小的数 填坑
34                      while(i<j && s[j]>=x){
35                          j--; }
36
37                          if(i<j){
38                              s[i]=s[j]; //将s[j]填到s[i]中,s[j]就形成了一个新的坑
39                           i++;
40                          }
41
42
43                     //从左到右找到第一个数比x大的数填最近出现的坑
44                      while(i<j && s[i]<x){
45                          i++; }
46
47                          if(i<j){
48                              s[j]=s[i]; //将s[i]填到s[j]中,s[i]就形成了一个新的坑
49                           j--;
50                          }
51                    }
52                s[i]=x;
53                sort1(L,i-1,s);   //递归调用
54                sort1(i+1,R,s);
55              }
56         }
57
58
59          // 2.二分法快速排序
60            public void sort2(int left,int right,int arr[] ){
61                int l=left,r=right;
62                int pivot=arr[(left+right)/2];    //找中间值
63                int temp=0;
64                while(l<r){
65                    while(arr[l]<pivot)  l++;
66                    while(arr[r]>pivot)  r--;
67                    if(l>=r) break;
68                    temp=arr[l];
69                    arr[l]=arr[r];
70                    arr[r]=temp;
71                    if(arr[l]==pivot) --r;
72                    if(arr[r]==pivot) ++l;
73                }
74                if(l==r){
75                    l++;
76                    r--;
77                }
78
79                if(left<r) sort2(left,r,arr);
80                if(right>l) sort2(l,right,arr);
81            }
82
83
84    }
85        
时间: 2024-10-08 19:35:11

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