快速排序 Java实现以及效率分析

快速排序 Java实现以及实际效率对比

一、快速排序的Java实现

二、快速排序的时间复杂度以及与归并排序的实际效率对比

快速排序是分治法的一种应用，主要思路是以一个基准值为参照，通过将小于基准值的数放到基准值的左边，将大于基准值的数放到右边，然后在对左右分别递归排序。

详细的思路以及图解可以参照其他资料，但网络上某些Java实现存在一定的问题，学习的时候跟着别人的代码思路走也很难受，这里主要提供一种快速排序的Java实现。

测试了很多次完全升序和降序，以及千万级别长度的数组，正确性应该没有问题，如有错误请指正。

一、快速排序的Java实现：

package com.ryo.algorithm.sort;

public class QuickSort implements Sort{
	
	private int cursorLo;
	private int cursorHi;
	private int baseVal;
	private int temp;

	@Override
	public int[] sort(int[] arr) {
		sort(arr ,0 ,arr.length-1);
		return arr;
	}
	
	public void sort(int[] arr ,int low ,int high) {
		if(high - low > 1) {//进入此if说明子数组长度至少为3，可以进行排序
			baseVal = arr[low];//保存基准值
			cursorLo = low + 1;//左侧游标
			cursorHi = high;//右侧游标
			while(cursorLo != cursorHi) {
				while(cursorLo < cursorHi && arr[cursorLo] <= baseVal) {
					cursorLo++;
				}
				while(cursorHi > cursorLo && arr[cursorHi] >= baseVal) {
					cursorHi--;
				}
				swap(arr ,cursorLo ,cursorHi);//当cursorLo == cursorHi时只是原地交换
			}
			if(arr[cursorLo] < baseVal) {
				swap(arr ,cursorLo ,low);	
				cursorLo--;//为下一次递归准备边界值
			}
			else {
				swap(arr ,cursorLo-1 ,low);
				cursorLo = cursorLo - 2;//为下一次递归准备边界值
			}
			sort(arr ,low ,cursorLo);
			sort(arr ,cursorLo+2 ,high);//若cursorLo+2  > high或其他情况也没关系，开始执行后由于sort方法两个if的存在什么也不会发生
		}	
		else if(high - low == 1) {//需要快排的子数组长度仅为2的时候,只做比较交换的工作
			if(arr[low] > arr[high]) {
				swap(arr ,low ,high);
			}
		}
	}
	
	private void swap(int[] arr ,int index1 ,int index2) {
		temp = arr[index1];
		arr[index1] = arr[index2];
		arr[index2] = temp;
	}

}

二、快速排序的时间复杂度以及与归并排序的实际效率对比:

快速排序的时间复杂度：

Cbest(n) = nLog2(n)

Cworst(n) = n^2

Cavg(n) = 2nLn(n) ≈ 1.39nLog2(n)

与归并排序的效率对比

测试环境：Jre1.8_161 eclipse Version: Oxygen.3a Release (4.7.3a)

测试内容：对0-1000000随机整数组成的长度一百万的数组进行排序

快速排序：