Java中的迭代快速排序示例——不遞迴
快速排序演算法是重要的排序演算法之一。與合併排序類似，quicksort也採用了分而治之，因此在Java中使用遞迴實現快速排序演算法很容易，但編寫quicksort的迭代版本稍微困難一些。這就是為什麼面試官現在要求在不使用遞迴的情況下實現快速排序。面試首先要用Java中的QuasQuo排序演算法編寫一個程式來排序陣列，很有可能你會得到一個遞迴排序的快速排序，如這裡所示。然後，面試官會要求您使用迭代編寫相同的演算法。
如果您還記得，在解決沒有遞迴的二叉樹問題時，我們使用堆疊替換遞迴。您可以在這裡使用相同的技術在Java中編寫迭代快速排序程式。堆疊實際上模擬了遞迴。
迭代快速排序演算法
我在工程課上學習了Quicksort，這是當時我能理解的少數演算法之一。因為它是一個分而治之的演算法，所以您可以選擇一個軸並劃分陣列。與合併排序不同，合併排序也是一種分而治之的演算法，所有重要的工作都發生在合併步驟上，而在快速排序中，真正的工作發生在分而治之的步驟上，合併步驟則不重要。
無論您是實現迭代解決方案還是遞迴解決方案，演算法的工作都將保持不變。在迭代解決方案中，我們將使用堆疊而不是遞迴。下面是在Java中實現迭代快速排序的步驟：
1.將範圍（0…n）推入堆疊
2.使用資料透視表對給定陣列進行分割槽
3.彈出頂部元素。
4.如果範圍有多個元素，將分割槽（索引範圍）推入堆疊
5.執行上述3個步驟，直到堆疊為空
您可能知道，儘管編寫遞迴演算法很容易，但它們總是比迭代演算法慢。所以，當面試官要求你從時間複雜度的角度來選擇一種方法時，你會選擇哪種版本？
好吧，遞迴和迭代快速排序在平均情況情況下都是O（n log n）在最壞情況情況下都是和O（n^2），但是遞迴版本更短更清晰。迭代速度更快，可以使用堆疊模擬遞迴。
這裡是我們的Java程式示例，使用for迴圈和堆疊實現快速排序，而不使用遞迴。這也被稱為迭代快速排序演算法。
<b>import</b> java.util.Arrays;
<b>import</b> java.util.Scanner;
<b>import</b> java.util.Stack;
<font><i>/**
* Java Program to implement Iterative QuickSort Algorithm, without recursion.
*
* @author WINDOWS 8
*/</i></font><font>
<b>public</b> <b>class</b> Sorting {
<b>public</b> <b>static</b> <b>void</b> main(String args) {
<b>int</b> unsorted = {34, 32, 43, 12, 11, 32, 22, 21, 32};
System.out.println(</font><font>"Unsorted array : "</font><font> + Arrays.toString(unsorted));
iterativeQsort(unsorted);
System.out.println(</font><font>"Sorted array : "</font><font> + Arrays.toString(unsorted));
}
</font><font><i>/*
* iterative implementation of quicksort sorting algorithm.
*/</i></font><font>
<b>public</b> <b>static</b> <b>void</b> iterativeQsort(<b>int</b> numbers) {
Stack stack = <b>new</b> Stack();
stack.push(0);
stack.push(numbers.length);
<b>while</b> (!stack.isEmpty()) {
<b>int</b> end = stack.pop();
<b>int</b> start = stack.pop();
<b>if</b> (end - start < 2) {
<b>continue</b>;
}
<b>int</b> p = start + ((end - start) / 2);
p = partition(numbers, p, start, end);
stack.push(p + 1);
stack.push(end);
stack.push(start);
stack.push(p);
}
}
</font><font><i>/*
* Utility method to partition the array into smaller array, and
* comparing numbers to rearrange them as per quicksort algorithm.
*/</i></font><font>
<b>private</b> <b>static</b> <b>int</b> partition(<b>int</b> input, <b>int</b> position, <b>int</b> start, <b>int</b> end) {
<b>int</b> l = start;
<b>int</b> h = end - 2;
<b>int</b> piv = input[position];
swap(input, position, end - 1);
<b>while</b> (l < h) {
<b>if</b> (input[l] < piv) {
l++;
} <b>else</b> <b>if</b> (input[h] >= piv) {
h--;
} <b>else</b> {
swap(input, l, h);
}
}
<b>int</b> idx = h;
<b>if</b> (input[h] < piv) {
idx++;
}
swap(input, end - 1, idx);
<b>return</b> idx;
}
</font><font><i>/**
* Utility method to swap two numbers in given array
*
* @param arr - array on which swap will happen
* @param i
* @param j
*/</i></font><font>
<b>private</b> <b>static</b> <b>void</b> swap(<b>int</b> arr, <b>int</b> i, <b>int</b> j) {
<b>int</b> temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}
}
Output:
Unsorted array : [34, 32, 43, 12, 11, 32, 22, 21, 32]
Sorted array : [11, 12, 21, 22, 32, 32, 32, 34, 43][/i][/i]
</font>