劍指offer——快速排序
快速排序是目前所有排序中效能較好的一種演算法,最好情況和平均情況下時間複雜度均為O(nlogn),最壞的情況下時間複雜度為O(n^2)。快速排序採用遞迴,用空間換取時間。由於使用了遞迴,因此需要額外的儲存空間。
快速排序由三個函式構成,分別為QuickSort(int[] arr)、QuickSort(int[] arr,int start,int end)、partition(int[] arr,int start,int end)。其中partition函式能夠從當前待排序序列中找出一個主元,並使得主元左側的元素均小於主元,主元右側的元素均大於主元。Partition函式完成對待排序序列的分割後,交給QuickSort(int[]
arr,int start,int end)處理,QuickSort分別將被Partition分隔的兩個子序列進行快速排序。QuickSort(int[] arr)是整個快速排序的入口函式,使用者只需傳入待排序陣列即可。
下面為java實現的快速排序,若有bug歡迎拍版
/** * 實現快速排序 * @author chibozhou */ public class QuickSort { /** * 本函式實現一趟快速排序,以陣列的第一個元素為主元, * 本函式執行結束後使得主元左側的元素小於主元,主元右側的元素大於主元。 * @param arr 待排序的陣列 * @return 返回經一趟排序後主元的下標 */ private static int partition(int[] arr,int start,int end){ //健壯性判斷 if(arr.length<=0){ System.out.println("陣列為空!"); return -1; } if(start<0 || end<0 || start>end){ System.out.println("start、end非法!"); return -1; } //i指向陣列頭、j指向陣列尾 int i=start+1,j=end; //選擇陣列第一位為主元 int key = arr[start]; //若i與j未相遇,則執行以下迴圈 while(i<j){ //i從左向右掃描,直到當前元素大於主元時停下 while(arr[i]<=key && i<end){ i++; } //j從右向左掃描,直到當前元素小於主元時停下 while(arr[j]>=key && j>start){ j--; } //i、j停下有兩種情況:1. if(i<j) swap(arr,i,j); } //將主元與j交換 swap(arr,start,j); System.out.println("某一趟排序結果:"+printArray(arr)); //返回新的主元下標 return j; } /** * 快速排序入口函式 * @param arr 待排序陣列 * @return 返回有序的陣列 */ public static void QuickSort(int[] arr){ //健壯性判斷 if(arr==null || arr.length<=0){ System.out.println("陣列為空!"); return; } //通過遞迴進行快速排序 QuickSort(arr,0,arr.length-1); } /** * 快速排序的遞迴函式 * @param arr 待排序陣列 * @param start 陣列的起始下標 * @param end 陣列的結束下標 * @return 返回當前有序子序列 */ private static void QuickSort(int[] arr,int start,int end){ if(start<end){ //獲取主元 int key = partition(arr,start,end); //對主元左側的序列進行快速排序 QuickSort(arr,start,key-1); //對主元右側的序列進行快速排序 QuickSort(arr,key+1,end); } } /** * 實現i與j位置的元素交換 * @param arr 陣列 * @param i 下標 * @param j 下標 */ private static void swap(int[] arr,int i,int j){ //健壯性判斷 if(arr==null || arr.length<=0){ System.out.println("陣列為空!"); return; } //定義臨時變數temp實現交換 int temp = arr[i]; arr[i] = arr[j]; arr[j] = temp; } /** * 輸出陣列元素 * @param arr * @return */ private static String printArray(int[] arr){ if(arr==null){ System.out.println("陣列為空!"); return null; } StringBuffer sb = new StringBuffer(); for(int i=0;i<arr.length;i++){ sb.append(arr[i]); } return sb.toString(); } }
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