一、前言
排序算法是我们学程序最经典最基础的算法，所以我们应该熟练的掌握排序算法
二、快速排序
1.什么是快速排序呢？
wiki定义：快速排序，又称划分交换排序，简称快排，一种排序算法，最早由东尼·霍尔提出。 在平均状况下，排序个项目要次比较。在最坏状况下则需要次比较，但这种状况并不常见。 事实上，快速排序通常明显比其他算法更快，因为它的内部循环可以在大部分的架构上很有效率地达成
2.快速排序算法描述
每次选择一个元素作为分界点，然后通过递归算法进行划分，把小于分界点的元素放置分界点左边， 大于分界点的元素放置分界点右边，循环此操作，直至数组待排序数组不可划分为止。
3.第一版快速排序算法实现
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public class QuickSort {
public static void sort(int[] nums) {
// 调用辅助函数，进行真正的逻辑
sort(nums, 0, nums.length - 1);
}
private static void sort(int[] nums, int left, int right) {
// 当left >= right就代表已经全部划分完了，所以这是终止条件
if (left >= right) {
return;
}
// 进行划分操作
int p = partition(nums, left, right);
sort(nums, left, p - 1);
sort(nums, p + 1, right);
}
private static int partition(int[] nums, int left, int right) {
// 选择第一个元素作为分界点
int e = nums[left];
// 记录每次对比的元素的想赢下标
int j = left;
for (int i = left + 1; i <= right; i ++) {
// 比分界点小的元素我们才需要交换为止，因为比分界点大的元素本来就是在分界点的右边
if (nums[i] < e) {
swap(nums, j + 1, i);
j ++;
}
}
// 记录了分界点应该存在的下标，然后和第一个下标也就是left进行交换
swap(nums, left, j);
return j;
}
private static void swap(int[] nums, int i, int j) {
int temp = nums[i];
nums[i] = nums[j];
nums[j] = temp;
}
}
通过上面的算法实现，很容易清晰的看出快排的时间复杂度是O(nlogn)，但是，是不是上面的实现就已经没有问题了呢？
- 1.首先上面的快速排序我们采用的是选取每次进行partition操作部分数组的第一个元素作为分界点，这样会存在什么问题呢？ 如果我们数组元素位置是 9 8 7 6 5 4 3 2 1，是不是每次进行partition操作都对应的分界点永远不是一个中间的数，那这种情况就会退化成O(n^2)
- 2.当我们排序的数组存在大量的重复的元素，按照现在实现的算法，相同元素是会被频繁移动和划分，使得我们算法速度变慢。 下面我们来基于这两点就行算法优化
4.三路快速排序
什么是三路快速排序？
其实就是把待排序的数组分为三部分：小于-等于-大于,这样子相同元素部分就可以避免没必要的移动交换了。
1.算法实现
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public class QuickSort {
public static void sort(int[] nums) {
// 调用辅助函数，进行真正的逻辑
sort(nums, 0, nums.length - 1);
}
private static void sort(int[] nums, int left, int right) {
// 当left >= right就代表已经全部划分完了，所以这是终止条件
if (left >= right) {
return;
}
// 第一点优化： 随机选取一个元素作为我们的临界点，为了解决选取元素平衡问题
swap(nums, left, (int)Math.random() * (right - left + 1) + left);
int e = nums[left];
// lt记录小于临界点的下标
int lt = left;
// 考察元素的下标
int i = left + 1;
// gt 记录大于临界点的下标
int gt = right + 1;
while (i < gt) {
// 当前考察元素小于临界点
if (nums[i] < e) {
// 交换位置
swap(nums, i, lt + 1);
// lt维护下标
lt ++;
// 对应的考察元素向后挪一位
i ++;
} else if (nums[i] > e) { // 如果大于
// 把右端元素和左端进行交换
swap(nums, gt - 1, i);
// 对应的gt下标向前挪一位
gt --;
} else {
// 这里就是相等情况，只要i 向后挪一位即可。解决重复元素排序问题
i ++;
}
}
swap(nums, left, lt);
sort(nums, left, lt - 1);
sort(nums, gt, right);
}
private static void swap(int[] nums, int i, int j) {
int temp = nums[i];
nums[i] = nums[j];
nums[j] = temp;
}
}
上面就是三路排序的算法实现，可以看到，首先就是临界点的取值，我们采取了随机方式，避免快排退化成O(n^2),然后我们把整个待排序数组分成了三部门进行我们的算法实现。这样子我们比较完整的快排其实已经出来了，这样子的快排就是比较优雅的了。
三、尾语
其实这篇快排写的还是比较简单，不过主要的逻辑都集中在代码上。数据结构和算法永远是程序的灵魂、核心。 所以，应该要掌握这些核心，才能让自己不被淘汰！加油！
