Python 每日一记226>>>Java实现快速排序算法及细节的理解

一、什么是快速排序

快速排序也使用了递归，将数组按照一个基准值（这里去数组的第一个元素），进行循环操作，有两个指针，首先一个指针j从右往左循环，直到找到一个比基准值小的元素，然后停下；一个指针i从左往右循环，直到找到一个比基准值大的元素，然后停下，如果此时这两个指针i<j，就交换这这两个元素，交换完了之后，继续刚才的操作，如果右边的指针和左边的指针重合，将这个值与最开始的基准值交换，此时基准值就称之为归位，基准值的左边数据，都小于基准值，右边的数据都大于基准值，完成第一次排序；
但是此时左右两边的数据未必是有序的，因此要继续进行递归操作，直到都有序，整个数据就有序了。

关于远离可以参考以下链接，做的图很清晰：
快速排序——JAVA实现（图文并茂）

二、java实现快速排序算法

以下代码摘自https://blog.csdn.net/u014241071/article/details/81565148，小小的修改了一下。

import java.util.Arrays;

public class Test {

    //arr 需要排序的数组
    //low 开始时最左边的索引=0
    //high 开始时最右边的索引=arr.length-1
    public static void quickSort(int[] arr,int low,int high){
        int i,j,temp,t;
        //如果low>hight,不符合要求，直接返回
        if(low>high){
            return;
        }

        i=low;//左边哨兵的索引
        j=high;//右边哨兵的索引
        //temp就是基准位
        temp = arr[low];//以最左边为基准位

        //判断传入的低位索引是否小于高位索引，
        //不满足就直接结束，不再进行后续的排序操作
        //外部循环，i<j的情况下，一直循环，直到将基准位归位
        while (i<j) {

            //内部循环1，从右往左循环j,直到找到一个值比基准值大或者i>=j时退出循环
            //思考1：因为选择的是左边的值作为基准值，因此一定要从右边开始往左循环，为什么？
            //思考2：，为什么要加上条件i<j?
            while (arr[j]>=temp&&i<j) {
                j--;
            }

            //内部循环2，从左往右循环i,直到找到一个值比基准值小或者i>=j时退出循环
            //思考一下，为什么要加上条件i<j?
            //步骤和上面类似
            while (arr[i]<=temp&&i<j) {
                i++;
            }

            //能到这一步，说明i,j都已经停下来了
            //i确定了一个比基准值大的值，j确定了一个比基准值小的值，或者i>=j时退出的循环
            //接下来如果是因为确定了值而跳出了循环就，交换这两个值，如果i>=j时退出的循环，那么不用交换值，直接到将基准与i,j共同所在位置的元素交换这一步

            //思考3：内层循环都有i<j的判断了，为什么这里还要加i<j的条件？
            if (i<j) {

                //z、y 都是临时参数，用于存放左右哨兵所在位置的数据
                int z = arr[i];
                int y = arr[j];

                // 左右哨兵 交换数据（互相持有对方的数据）
                arr[i] = y;
                arr[j] = z;
            }
        }

        //这时跳出了 “while (i<j) {}” 循环,第一次的归位已经完成
        //说明 i=j 左右在同一位置
        //最后将基准与i,j共同所在位置的元素交换
        //如果i根本没动，直接是j移到基准值处，那么此时i,j,low三值在一起，根本不用交换，直接到递归那一步即可
        if(low<i){
             arr[low] = arr[i];//或 arr[low] = arr[j];
             arr[i] = temp;//或 arr[j] = temp;//temp值最开始保存了基准值
        }
        //i=j
        //这时左半数组<(i或j所在索引的数)<右半数组，但是左右数组还不一定处于有序状态
        // 只要用相同的方法 分别处理  左右数组就可以了
        //关于这里的递归的理解，后面有解释

        //递归调用左半数组
        quickSort(arr, low, j-1);
        //递归调用右半数组
        quickSort(arr, j+1, high);
    }


    public static void main(String[] args){
        //测试排序
        int[] arr = {9,8,7,6,4,2,1,10,50};
        System.out.println("排序前的数组"+ Arrays.toString(arr));
        Test.quickSort(arr, 0, arr.length-1);
        System.out.println("排序后的数组"+Arrays.toString(arr));
    }
}

三、几点需要思考的点

1、左边的值作为基准值，因此一定要右边指针从右边开始往左循环，为什么？

结束排序循环的条件是，两个指针相遇，如果左边指针先向右边循环，如果找到了一个值大于基准值，停下来了，然后右边指针开始向左循环，和这个值相遇了，那么就要将这个值和基准值交换，但是这样肯定是不对的，因为这个值大于基准值，交换后，基准值左边的数就不是全部都小于基准值的，这样是不符合要求的。
因此得出结论如果左边的值作为基准值，一定要右边指针从右边开始往左循环，可自行模拟一下，可行的。
当然如果右边的值作为基准值，要左边指针从左边开始往右循环。

2 、while (temp<=arr[j]&&i<j)和 while (temp>=arr[i]&&i<j) 为什么要加上条件i<j?

代码中while (temp<=arr[j]&&i<j)，而不是while (temp<=arr[j])，为什么要要加上条件i<j呢？
如果不加上条件i<j，缺陷是很明显的，例如，我们的j在小于i的时候找到一个值小于基准值，然后i向右循环找到一个值大于基准值，此时还有必要交换两个元素的值吗?再有，他们两个还会相遇吗？所以这是不允许的。