Java递归和非递归实现快排

前言

最近复习数据结构，顺便复习快速排序的过程。

一、快速排序基本逻辑

快排以某个关键字为基准，将待排序序列分成两部分，其中一部分数据都比它小，另外一部分数据都比它大，每分两部分一次算作一次划分。每步都将表中第一个元素（通常情况下选择待排序序列第一个元素记作基准）确定到它在表中的最终位置，同时在这个元素开始前后各划分出一个子表，之后对每个子表也进行不断划分，直到每个子表只有一个元素排序完成。

二、过程演示

三、实现代码

递归方式：

package sort;

import java.util.Scanner;

public class Quick_Sort1 {

    public static int part(int[] arr, int low, int high) {
    	//arr[0]存放基准
        arr[0] = arr[low];
        while (low < high) {
            while (arr[high] >= arr[0] && low < high) {
                high--;
            }
            arr[low] = arr[high];
            while (arr[low] <= arr[0] && low < high) {
                low++;
            }
            arr[high] = arr[low];
        }
        arr[low] = arr[0];
        return low;
    }

    public static void QSort(int[] arr, int low, int high) {
    	//判断是不是仅有一个元素
        if (low < high) {
            int mid = part(arr, low, high);
            //排序左半部分
            QSort(arr, low, mid - 1);
            //排序右半部分
            QSort(arr, mid + 1, high);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.print("输入数据个数:");
        int n = sc.nextInt();
        //多申请一个空间，arr[0]存放基准，数据从1开始存
        int arr[] = new int[n + 1];
        System.out.print("输入数据:");
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            arr[i] = sc.nextInt();
        }
		//调用快排
        QSort(arr, 1, n);

        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
    }
}

非递归方式(调用栈)

package sort;

import java.util.Scanner;
import java.util.Stack;

public class Quick_Sort2 {
	
    public static int part(int[] arr, int low, int high) {
        arr[0] = arr[low];
        while (low < high) {
            while (low < high && arr[high] >= arr[0]) {
                high--;
            }
            arr[low] = arr[high];
            while (low < high && arr[low] <= arr[0]) {
                low++;
            }
            arr[high] = arr[low];
        }
        arr[low] = arr[0];
        return low;
    }

    public static void QSort(int[] arr, int low, int high) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        int mid = part(arr, low, high);
       	//判断右半部分是否仅有一个数据
       	//将边界入栈，需要注意左右部分都先压左边界或右边界。顺序需要相同，以防出栈时不好判断是low还是high，此方法先压左边界后压右边界
        if (mid + 1 < high) {
            stack.push(mid + 1);
            stack.push(high);
        }
        //判断左半部分是否仅有一个数据
        if (mid - 1 > low) {
            stack.push(low);
            stack.push(mid - 1);
        }
        while (stack.empty() == false) {
            high = stack.pop();
            low = stack.pop();
            mid = part(arr, low, high);
            if (mid + 1 < high) {
                stack.push(mid + 1);
                stack.push(high);
            }
            if (mid - 1 > low) {
                stack.push(low);
                stack.push(mid - 1);
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.print("输入数据个数:");
        int n = sc.nextInt();
        int arr[] = new int[n + 1];
        System.out.print("输入数据:");
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            arr[i] = sc.nextInt();
        }

        QSort(arr, 1, n);

        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
    }
}

总结

快排是一个不稳定的排序方法，理想条件下时间复杂度为O(n log n)，在数列有序情况下退化成冒泡排序，时间复杂度为O(n*n)。