Java排序算法分析与实现:快排、冒泡排序、选择排序、插入排序、归并排序(二)

  上篇博客介绍了常见简单算法:冒泡排序、选择排序和插入排序。本文介绍高级排序算法:快速排序和归并排序。在开始介绍算法之前,首先介绍高级算法所需要的基础知识:划分递归,并顺带介绍二分查找算法。

二、划分

  划分是快速排序的前提,即把数据分为两组,大于特定值的数据在一组,小于特定值的数据在另一组。快速排序即是由划分和递归操作来完成的。

(1)原理:

  定义一个阈值,分别从最左面和最右面向中间遍历元素,左面找到一个大于阈值的数据便停止,右边找到一个小于阈值的数据便停止,如果此时左右两边都还没有走到中间,则交换左面大于阈值的数据和右面小于阈值的数据;重复上述过程,直到左面指针和右面指针相遇,此时左面数据均小于阈值,右面数据均大于阈值,划分结束。划分结束后,数据仍然是无序的,但更接近于有序。

(2)例子:

  待划分数据:7, 6, 9, 8, 5,1,假设阈值为5

  第一轮:左指针指向7,右指针指向1,左指针向后移,右指针向左移,发现左面第一个大于5的元素7,右面第一个小于5的元素1,交换7和1的位置,结果:1,6,9,8,5,7;

  第二轮:从6开始找大于5的数字,找到6,右边从5起找小于5的数字,找到1,但此时由于6在1的右面,,即右指针<左指针,左右指针交叉,此时划分结束。原数列被划分为两部分,左侧子数列只有一个元素,即为1,其为小于阈值的子数列;右侧子数列包括5个元素,均为大于阈值5的元素。

(3)代码实现:

package com.test.insertsort; /** * 划分、递归、快排 * @author bjh * */ public class QuickSort { /**待排序、划分数组*/ private int[] array; /**数组长度*/ private int length; public QuickSort(int[] array){ this.array = array; this.length = array.length; } /** * 打印元素 */ public void printArray(){ for(int i=0; i<length; i++){ System.out.print(array[i]+" "); } System.out.println(); } /** * 划分 * @return 划分的分界点 */ public int partition(int left, int right, int pivot){ //左指针的起点,left-1是由于在后面的循环中,每循环一次左指针都要右移, //这样可以确保左指针从左边第一个元素开始,不然是从第二个开始 int leftpoint = left-1; //右指针的起点,right+1是由于后面的循环中,每循环一次右指针都要左移, //这样可以确保右指针从最右边开始,不然是从倒数第二个开始 int rightpoint = right+1; while(true){ //找到左边大于pivot的数据,或者走到了最右边仍然没有找到比pivot大的数据 while(leftpoint<right && array[++leftpoint]<pivot); //找到右边小于pivot的数据,或者走到了最左边仍然没有找到比pivot小的数据 while(rightpoint>left && array[--rightpoint]>pivot); //左指针和右指针重叠或相交 if(leftpoint >= rightpoint){ break; }else{ //交换左边大的和右边小的数据 swap(leftpoint,rightpoint); } } //返回分界点,即右边子数组中最左边的点 return leftpoint; } /** * 交换数据 */ public void swap(int leftpoint,int rightpoint){ int temp = array[leftpoint]; array[leftpoint] = array[rightpoint]; array[rightpoint] = temp; } public static void main(String args[]){ int[] array = {99,78,26,17,82,36,9,81,22,100,30,20,17,85}; QuickSort qs = new QuickSort(array); System.out.println("划分前的数据为:"); qs.printArray(); int bound = qs.partition(0, array.length-1, 50); System.out.println("划分后的数据为:"); qs.printArray(); System.out.println("划分的分界点为:" + array[bound] + ",分界点的坐标为:" + bound); } }

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