Java的快速排序算法详解

在进入这个话题之前大家可以想想，如果给你一个无序数组，要你处理成一个有序数组，你会怎么做？
可能是双循环的冒泡排序，可能拆开成多个子集合的再合并的希尔排序，排序算法很多，而现在要介绍的是另一种排序方法
快速排序

快速排序的基本思想

快速排序基本思想就是分而治之，分而治之是什么意思不清楚？别急我们现在就来探索一下。

分而治之

我们只需要明白，分而治之就是把一个大的问题分成多个小问题来解决的一种思路，最常用的就是递归了。

如何把分而治之应用在排序上？

在讲这个的时候，举个栗子或许会更加容易理解些。（如不想看或已了解可跳过，实现代码在最后）

大家上学的时候应该都经历过这样的一种场景：排座位前的按身高排队。老师会让整个班级的人去门外走廊上排成一队，但是同学比较调皮不按身高从低到高依次排列，那么这个时候就需要老师来把队伍整理成有序的了。

加入老师以这样的方式来排序：老师先从队伍中随便找出一个同学，我们称为A。然后告诉同学们：比A矮的站左边，比A高的站右边。那么这样一来，左边的都是比这个同学矮的，右边都是比这个同学高的。类似于以下这样

所以剩下的任务就是把A 左边和右边的同学分为两队重复上述方式排序好。
这个时候你是不是想到了，那不就是递归吗？没错，就是递归。

如何实现快速排序

思路有了，现在就要把思路变成代码，并且实现了。我们先看看上述有几个过程。

第一步：找出一个同学A，利用他作为标准，把所有同学分成两组，一组在左比他矮，一组在右比他高。

第二步：把除A以外的其他同学，分为两组。重复上述过程，直到整个队伍，排序完成，变成有序的队伍。

好的，我们现在知道大概的步骤了，想想怎么实现吧。先看第一步，在第一步中我们做了，两个操作。
1、找出分队标准。先找出一个同学，我们称之为A，用作其他同学比较的标准。这个简单，因为队伍是无序的，我们可以取队伍最前面的人作为标准。
2、比较分队，找到A应该呆在的位置，并且以A为中点分队。将所有同学与A比较，将队伍以A为中心分为两队。我们常规的思路可能是，一个一个比较，比A矮的站左边，比A高的站右边。但是为了避免这种自由交换过程中学生们互相聊天、玩闹，打扰到楼下其他班级正在上课的同学，所以交换位置由老师主持，每次交换两个人的位置。老师的具体做法如下：先从队伍的末尾往前，找出一个比A矮的，再从队伍最前往后找出一个比他高的，并且记录这两人的位置，然后交换这两人的位置。

重复此操作，直到遇到这样的一种情况：假设从末尾开始找的比A矮的同学为B，从前往后找到的比A高的同学为C。因为B是从后往前找的，那么B的位置大概率是在C的后面，当B在C的后面时，正好交换两人的位置。当找到的B在C前面时呢？
我们看这个图：

这种情况就是交换B、C的位置即可
但是怎么确定A应该在队伍里的何处呢？当找到的B（从末尾往前找比A矮的）在C（从前往后找比A高的）前面时，那么A的位置是不是找到了，如下图

那么这个时候，A应该与谁交换位置，才能使得队伍左边比A矮，队伍右边比A高呢？
我们回头看看老师的做法：先从队伍的末尾往前，找出一个比A矮的–B同学，再从队伍最前往后找出一个比他高的–C同学，并且记录这两人的位置，然后交换这两人的位置。

也就意味着，B的身高是比A矮的，C的身高是比A高的，我们要做的是比A矮的站左边，比A高的站右边，我们毫无疑问是交换B和A。这样的话，C不动，比A高，B换到第一位比A矮，这样就队伍以A为中心分开了。如果交换C呢？因为C比A高，换到左边，是不是不符合排队从矮到高的要求？

至此，整个队伍就被分成了以A为中心两队。

再把比A矮的同学和比A高的同学，按以上方法，排序就可以了。现在我们假如比A矮的同学有5人，比A高的同学有5人。那么现在需要先对左边5人继续排序，那么我们再用上面的方法，5人队伍分为两队，左边两人队，右边也是两人队伍以及作为标准在中间的同学。然后再分，再把左边的两人队伍分为一人队伍和作为标准的同学。
如下图（）只分析左侧

对两人队伍的分析，有两种情况，一种是剩下的那位在作为标准值的同学左侧，另一种是在他的右侧。我们假设为在左侧，如下图

那么当以标准值的同学一侧的队伍只有一个人时，这支队伍就排好序了。

如果把作为标准的同学拿出来，你就会发现，作为标准的同学身高从前往后是有序的。你如果把整个分队过程画完，你就会发现，一人队伍和作为标准的同学，就是一个有序的队伍了。

以上就是整个快速排序的思路了。
伪代码代码见下图

public static void quickSort(int nums[] , int left , int right) {//方法是否已达出口//找基准值 把数组分为左右两部分//交换基准值与找到的右侧的位置 右侧值比基准值小//对左右半边执行同样的操作 }

具体实现如下：

/*** @param nums* 数组* @param left* 左侧边界* @param right* 右侧边界* @return*/public static void quickSort(int nums[] , int left , int right) {//方法出口if(left >= right) {return;}//baseValue-基准值//temp-用于交换位置的临时变量//i-从左侧开始寻找大于基准值的下标//j-从右侧开始寻找小于基准值的小于基准值的下标int i,j,baseValue,temp;baseValue = nums[left];//基准值设为左侧第一位i = left; j = right;//找出基准值 把数组分为左右两部分while(i < j) {//从末尾往前找出小于基准值的数 i < j 保证 i在j的左侧while(nums[j] >= baseValue && i < j) {j--;}//从起始位置往右找出大于基准值的数while(nums[i] <= baseValue && i < j) {i++;}//若i<j交换左右值的位置if(i < j) {temp = nums[i];nums[i] = nums[j];nums[j] = temp;}}//交换基准值与找到的右侧的位置 右侧值比基准值小temp = nums[left];nums[left] = nums[j];nums[j] = temp;//对左右半边执行同样的操作 需要使用左右侧边界的值quickSort(nums , left , j - 1);//左侧排序quickSort(nums , j + 1 , right);//右侧排序}public static void main(String[] args) {//无序数组int nums[] = {9,18,4,27,3,21,15,18,34,5,14};//倒序数组int nums2[] = {10,9,8,7,6,5,4,3,2,1};//同值数组int nums3[] = {3,3,3,3,3,3,3,3,3,3};//打印排序前数组System.out.println("无序数组排序前");for(int i = 0; i <= nums.length - 1; i++) {if(i != nums.length - 1)System.out.print(nums[i] + ", ");elseSystem.out.println(nums[i]);}//快速排序quickSort(nums, 0, nums.length - 1 );//打印排序后数组System.out.println("无序数组排序后");for(int i = 0; i <= nums.length - 1; i++) {if(i != nums.length - 1)System.out.print(nums[i] + ", ");elseSystem.out.println(nums[i]);}//打印排序前数组System.out.println("倒序数组排序前");for(int i = 0; i <= nums2.length - 1; i++) {if(i != nums2.length - 1)System.out.print(nums2[i] + ", ");elseSystem.out.println(nums2[i]);}//快速排序quickSort(nums2, 0, nums2.length - 1 );//打印排序后数组System.out.println("倒序数组排序后");for(int i = 0; i <= nums2.length - 1; i++) {if(i != nums2.length - 1)System.out.print(nums2[i] + ", ");elseSystem.out.println(nums2[i]);}System.out.println("同值数组排序前");for(int i = 0; i <= nums3.length - 1; i++) {if(i != nums3.length - 1)System.out.print(nums3[i] + ", ");elseSystem.out.println(nums3[i]);}//快速排序quickSort(nums3, 0, nums3.length - 1 );//打印排序后数组System.out.println("同值数组排序后");for(int i = 0; i <= nums3.length - 1; i++) {if(i != nums3.length - 1)System.out.print(nums3[i] + ", ");elseSystem.out.println(nums3[i]);}}

当然以上代码还可对输入的数组做一下非空判断，对于输入空数组的情况直接结束循环。