快速排序原理解析及實例應用

快速排序是對冒泡排序的一種改進。它的基本思想是:通過一躺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不部分的所有數據都要小,然後再按次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。最壞情況的時間複雜度爲O(n2),最好情況時間複雜度爲O(nlog2n)。

   假設要排序的數組是A[1]……A[N],首先任意選取一個數據(通常選用第一個數據)作爲關鍵數據,然後將所有比它的數都放到它前面,所有比它大的數都放到它後面,這個過程稱爲一躺快速排序。一趟快速排序的算法是:

  1)、設置兩個變量IJ,排序開始的時候I=1J=N

  2)以第一個數組元素作爲關鍵數據,賦值給X,即X=A[1]

  3)、從J開始向前搜索,即由後開始向前搜索(J=J-1),找到第一個小於X的值,兩者交換;

  4)、從I開始向後搜索,即由前開始向後搜索(I=I+1),找到第一個大於X的值,兩者交換;

  5)、重複第34步,直到I=J

  例如:待排序的數組A的值分別是:(初始關鍵數據X=49

                  A[1]    A[2]    A[3]    A[4]    A[5]     A[6]    A[7] 

                    49       38      65      97      76      13       27

進行第一次交換後:  27       38      65      97      76      13       49

                  ( 按照算法的第三步從後面開始找)

進行第二次交換後:  27       38      49      97      76      13       65

                 ( 按照算法的第四步從前面開始找>X的值,65>49,兩者交換,此時I=3 )

進行第三次交換後:  27       38      13      97      76      49       65

( 按照算法的第五步將又一次執行算法的第三步從後開始找)

進行第四次交換後:  27       38      13      49      76      97       65

( 按照算法的第四步從前面開始找大於X的值,97>49,兩者交換,此時J=4 )

     此時再執行第三步的時候就發現I=J,從而結束一躺快速排序,那麼經過一躺快速排序之後的結果是:27       38      13      49      76      97       65,即所以大於49的數全部在49的後面,所以小於49的數全部在49的前面。

     快速排序就是遞歸調用此過程——在以49爲中點分割這個數據序列,分別對前面一部分和後面一部分進行類似的快速排序,從而完成全部數據序列的快速排序,最後把此數據序列變成一個有序的序列,根據這種思想對於上述數組A的快速排序的全過程如圖6所示:

 初始狀態                       {49    38    65    97    76    13    27}   

進行一次快速排序之後劃分爲     {27    38    13}    49  {76    97    65}

分別對前後兩部分進行快速排序   {13}   27   {38} 

                               結束        結束   {49   65}   76   {97}

                                                   49  {65}        結束

                                                       結束

                         6   快速排序全過程

 

1)、設有N(假設N=10)個數,存放在S數組中;

2)、在S[1。。N]中任取一個元素作爲比較基準,例如取T=S[1],起目的就是在定出T應在排序結果中的位置K,這個K的位置在:S[1。。K-1]<=S[K]<=S[K+1..N],即在S[K]以前的數都小於S[K],在S[K]以後的數都大於S[K]

3)、利用分治思想(即大化小的策略)可進一步對S[1。。K-1]S[K+1。。N]兩組數據再進行快速排序直到分組對象只有一個數據爲止。

如具體數據如下,那麼第一躺快速排序的過程是:

數組下標: 1     2     3     4     5     6     7     8     9     10

          45    36    18    53    72    30    48    93    15     36

          I                                                       J

1     36    36    18    53    72    30    48    93    15     45

2     36    36    18    45    72    30    48    93    15     53

3     36    36    18    15    72    30    48    93    45     53

4     36    36    18    15    45    30    48    93    72     53

5     36    36    18    15    30    45    48    93    72     53

通過一躺排序將45放到應該放的位置K,這裏K=6,那麼再對S[1。。5]S[6。。10]分別進行快速排序。

 

public class SortQuite{

  public static void main(String args []){
 
    int [] arr = {49,38,65,97,76,13,27};
   
    quickSort(arr,0,6);
   
    for(int i = 0;i < arr.length;i++)
      System.out.print("  "+arr[i]);
  }
 
    /**

     * 交換指定數組a的兩個變量的值

     * @param a 數組應用

     * @param i 數組下標

     * @param j 數組下標

     */

    public static void swap(int a[], int i, int j) {

       

        if(i == j) return;

 

        int tmp = a[i];

 

        a[i] = a[j];

 

        a[j] = tmp;

 

    }

 

    /**

     *

     * @param array 待排序數組

     * @param low 數組下標下界

     * @param high 數組下標上界

     * @return pivot

     */

    public static int partition(int array[], int low, int high) {

        //當前位置爲第一個元素所在位置

        int p_pos = low;

        //採用第一個元素爲軸

        int pivot = array[p_pos];

        

        for (int i = low + 1; i <= high; i++) {

 

            if (array[i] < pivot) {            

               

                p_pos++;

 

                swap(array, p_pos, i); 

 

            }

 

        }

 

        swap(array, low, p_pos);

 

        return p_pos;

 

    }

    /**

     * 快速排序實現

     * @param array

     * @param low

     * @param high

     */

    public static void quickSort(int array[], int low, int high) {

 

        if (low < high) {

 

            int pivot = partition(array, low, high);

 

            quickSort(array, low, pivot - 1);

 

            quickSort(array, pivot + 1, high);

 

        }

 

    }

 


}

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