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快速排序(經典快排以及隨機快排)

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快速排序(Quicksort)是對冒泡排序的一種改進。 快速排序由C. A. R. Hoare在1962年提出。它的基本思想是:通過一趟排序將要排序的數據分割成獨立的兩部分,其中一部分的所有數據都比另外一部分的所有數據都要小,然後再按此方法對這兩部分數據分別進行快速排序,整個排序過程可以遞歸進行,以此達到整個數據變成有序序列。 首先來了解一下經典快排: 技術分享圖片

其中就小於等於的區域可以優化一下,小於的放小於區域,等於的放等於區域,大於的放大於區域。可以利用荷蘭國旗問題

荷蘭國旗問題:

給定一個數組arr,和一個數num,請把小於num的數放在數組的 左邊,等於num的數放在數組的中間,大於num的數放在數組的 右邊。

這就是荷蘭國旗問題,大致過程如圖:

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代碼如下

public class Code5_NetherlandsFlag {
    
    public static int[] partition(int[] arr, int l, int r, int num) {
        int less = l - 1;
        int more = r + 1;
        while (l < more) {
            if (arr[l] < num) {
                swap(arr, ++less, l++);
            } 
else if (arr[l] > num) { swap(arr, --more, l); } else { l++; } } return new int[] { less + 1, more - 1 }; } public static void swap(int[] arr, int i, int j) { int tmp = arr[i]; arr[i] = arr[j]; arr[j]
= tmp; } }

優化後快排代碼為:

    public static void quickSort(int[] arr) {
        if (arr == null || arr.length < 2) {
            return;
        }
        quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
    }

    public static void quickSort(int[] arr, int l, int r) {
        if (l < r) {
            swap(arr, l + (int) (Math.random() * (r - l + 1)), r);
            int[] p = partition(arr, l, r);
            quickSort(arr, l, p[0] - 1);
            quickSort(arr, p[1] + 1, r);
        }
    }

    public static int[] partition(int[] arr, int l, int r) {
        int less = l - 1;
        int more = r;
        while (l < more) {
            if (arr[l] < arr[r]) {
                swap(arr, ++less, l++);
            } else if (arr[l] > arr[r]) {
                swap(arr, --more, l);
            } else {
                l++;
            }
        }
        swap(arr, more, r);
        return new int[] { less + 1, more };
    }

    public static void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int tmp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = tmp;
    }

其中swap(arr, l + (int) (Math.random() * (r - l + 1)), r);這一句是為了將快排受數據狀態的影響變成一個概率性的,隨機的

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