圖文講解 QuickSort 快速排序演算法（Java版）
什麼是快速排序？
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資料分割成獨立的兩部分，其中一部分的所有資料都比另外一部分的所有資料都要小，然後再按此方法對這兩部分資料分別進行快速排序，整個排序過程可以遞迴進行，以此達到整個資料變成有序序列。
演算法原理
單單看以上解釋還是有些模糊，可以通過例項來理解它，下面通過一組資料來進行排序過程的解析：
原陣列：{3，7，2，9，1，4，6，8，10，5}
期望結果：{1，2，3，4，5，6，7，8，9，10}
花了點時間擼了下面這張快速排序示意圖：
快速排序示意圖
步驟解析：
1）一開始選定陣列的最後一個元素5作為基準值，也就是最終排序結果應該是以5為界限劃分為左右兩邊。
2）從左邊開始，尋找比5大的值，然後與5進行調換(因為如果比5小的值本來就應該排在5前面，比5大的值調換之後就去到了5的後面)，一路過來找到了7，將7與5調換，結束此次遍歷。
3）從右邊開始，由於7已經是上一輪排好序的便不再動它，從10開始，一路向左遍歷，尋找比5小的值，然後與5進行調換(因為如果比5大的值本來就應該排在5後面，比5小的值調換之後就去到了5的後前面)，一路過來找到了4，將4與5調換，結束此次遍歷。
4）從左邊開始，由於3和4都是前兩輪已經排好序的便不再動它，從2開始，一路向右遍歷，尋找比5大的值，然後與5進行調換（道理同步驟2），一路過來找到了9，將9與5調換，結束此次遍歷。
5）從右邊開始，由於排在9後面的那幾個數字都是上幾輪排好序的便不再動它，從1開始，一路向右遍歷，尋找比5小的值，然後與5進行調換(道理同步驟3)，一下子就找到了1，將1與5調換，結束此次遍歷。
6）這個時候，發現5的左右兩邊都是排好序了的，所以結束此輪排序，5的左右兩邊抽出來各自進行下一輪的排序，規則同上，直到無法再拆分下去，即完成了整體的快速排序。
演算法實現
既然思路理清了,程式碼就容易上手了：
/**
* 快速排序
* @author Android小Y
*/
public class QuickSort {
/**
* 將陣列的某一段元素進行劃分，小的在左邊，大的在右邊
* @param a
* @param start
* @param end
* @return
*/
public static int divide(int[] a, int start, int end){
//每次都以最右邊的元素作為基準值
int base = a[end];
//start一旦等於end，就說明左右兩個指標合併到了同一位置，可以結束此輪迴圈。
while(start < end){
while(start < end && a[start] <= base)
//從左邊開始遍歷，如果比基準值小，就繼續向右走
start++;
//上面的while迴圈結束時，就說明當前的a[start]的值比基準值大，應與基準值進行交換
if(start < end){
//交換
int temp = a[start];
a[start] = a[end];
a[end] = temp;
//交換後，此時的那個被調換的值也同時調到了正確的位置(基準值右邊)，因此右邊也要同時向前移動一位
end--;
}
while(start < end && a[end] >= base)
//從右邊開始遍歷，如果比基準值大，就繼續向左走
end--;
//上面的while迴圈結束時，就說明當前的a[end]的值比基準值小，應與基準值進行交換
if(start < end){
//交換
int temp = a[start];
a[start] = a[end];
a[end] = temp;
//交換後，此時的那個被調換的值也同時調到了正確的位置(基準值左邊)，因此左邊也要同時向後移動一位
start++;
}
}
//這裡返回start或者end皆可，此時的start和end都為基準值所在的位置
return end;
}
/**
* 排序
* @param a
* @param start
* @param end
*/
public static void sort(int[] a, int start, int end){
if(start >= end){
//如果只有一個元素，就不用再排下去了
return;
}
else{
//如果不止一個元素，繼續劃分兩邊遞迴排序下去
int partition = divide(a, start, end);
sort(a, start, partition-1);
sort(a, partition+1, end);
}
}
}
採用幾組資料測試了下結果
public static void main(String[] args) {
int[] a = new int[]{2,7,4,5,10,1,9,3,8,6};
int[] b = new int[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int[] c = new int[]{10,9,8,7,6,5,4,3,2,1};
int[] d = new int[]{1,10,2,9,3,2,4,7,5,6};
sort(a, 0, a.length-1);
System.out.println("排序後的結果：");
for(int x : a){
System.out.print(x+" ");
}
}
演算法優缺點
快速排序最“快”的地方在於左右兩邊能夠快速同時遞迴排序下去，所以最優的情況是基準值剛好取在無序區的中間，這樣能夠最大效率地讓兩邊排序，同時最大地減少遞迴劃分的次數。此時的時間複雜度僅為O(NlogN)。快速排序也有存在不足的情況，當每次劃分基準值時，得到的基準值總是當前無序區域裡最大或最小的那個元素，這種情況下基準值的一邊為空，另一邊則依然存在著很多元素(僅僅比排序前少了一個)，此時時間複雜度為O(N*N)。快速排序的速度快慢關鍵在於基準值的選取，它決定了劃分次數以及比較次數，決定了快排的效率，因此，還有一些針對於基準值選取的優化方法，例如“三資料取中法”等，能夠有效優化快速排序存在的不足之處。
結語
如果將日常寫程式碼比作擰螺絲，那資料結構和演算法就好比一個扳手，單純只是為了編碼而編碼，就好比徒手擰螺絲，有時候會特別吃力，而且擰完的效果也可能不佳，但如果藉助扳手，就可以更高效精準地完成我們的工作。以上是本人對快速排序的一點淺見，如果覺得寫得還不錯的動動小手點個喜歡~~
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最後祝大家元宵佳節快樂~~~