介绍

• 核心是跳位比较和交换
  随机的在数组中选一个数，小于等于它的数，统一放在这个数的左边，
  大于等于它的数，统一放在这个数的右边，接下来对左右两个部分，
  分别递归的调用快速排序的过程，这样整个数组就有序了。

快速排序的示意图（图片来自维基百科）

指标

时间复杂度
空间复杂度

一. 单轴（普通）快排

partition 递归左右部分

代码

public class QuickSort {//普通快排
    public static void quickSort(int[] arr) {
        if (arr == null || arr.length < 2) {
            return;
        }
        quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
    }

    public static void quickSort(int[] arr, int l, int r) {
        if (l < r) {      
            swap(arr, l + (int) (Math.random() * (r - l + 1)), l);
            int pivot = arr[l];
            int i = l + 1, j = r;
            while (i <= j) {
                while (i <= j && arr[i] < pivot) {
                    i++;
                }
                while (i <= j && arr[j] >= pivot) {
                    j--;
                }
                if (i <= j) {
                    swap(arr, i, j);
                }
            }
            swap(arr, l, j);// 将pivot交换到中间
            quickSort(arr, l, j - 1);// 中心点左半部分 递归
            quickSort(arr, j + 1, r);// 中心点右半部分 递归
        }
    }
    private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int tmp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = tmp;
    }

    private static void printArray(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return;
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[] { 3, 5, 4, 2, 6, 7, 1, 9, 8 };
        quickSort(arr);
        printArray(arr);
    }
}

输出

排序后

二. 双轴快排

代码

public class QuickSort {
    public static void quickSort(int[] arr) {
        if (arr == null || arr.length < 2) {
            return;
        }
        quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
    }

    public static void quickSort(int[] arr, int l, int r) {
        if (l < r) {
            // 随机选择pivot,并且放在尾部；规避数据状况
            swap(arr, l + (int) (Math.random() * (r - l + 1)), r);
            // 空间复杂度O(logn)，是能二分的次数，要记录每次压栈的位置
            int[] p = partition(arr, l, r);
            // patition返回值是等于p的区域的起止下标，下面分别对 小于和大于区域 快排
            quickSort(arr, l, p[0] - 1);//---小于区域
            quickSort(arr, p[1] + 1, r);//---大于区域
        }
    }
        //返回等于区域的位置
    public static int[] partition(int arr[], int left, int right) {
        int index = left; // 当前位置索引
        int less = left - 1; // 小于区域
        int more = right; // 大于区域
        // ---------------往 小于区 和 大于区 “发货 ”--------------
        while (index < more) { // 当前位置一直向右推移，一定会遇到大于区域
            if (arr[index] < arr[right]) {// ------ arr[right]就是pivot-----
                // 当前位置的数与小于区域的下一个数交换，然后当前位置下移一位 (扩大小于区域)
                swap(arr, index++, ++less);
            } else if (arr[index] > arr[right]) {
                // 当前位置的数与大于区域的前一个数交换，因为刚交换过来的数不知道大小，所以需要继续比较
                swap(arr, index, --more);
            } else {
                //中间是等于区域， 等于的情况只需要当前位置下移一位
                index++;
            }
        }
        swap(arr, more, right);
        // 返回一个等于区域的左右边界
        return new int[] { less + 1, more };
    }

    private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int tmp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = tmp;
    }

    private static void printArray(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return;
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[] { 3, 5, 4, 2, 6, 7, 1, 9, 8 };
        quickSort(arr);
        printArray(arr);
    }
}

右边在排序完成之前是待定大小

右边在排序完成之前是待定大小，所以more换过来一个数，cur要停在原地再判定一次。

过程参考

输出

排序后

经典快排，原始数据有序时，复杂度可能最差O（N²）

参考文章
算法课程
单轴快排（SinglePivotQuickSort）和双轴快排（DualPivotQuickSort）及其JAVA实现