漫画：什么是快速排序？（完整版）

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————— 第二天 —————

public class QuickSort {

public static void quickSort(int[] arr, int startIndex, int endIndex) {
// 递归结束条件：startIndex大等于endIndex的时候
if (startIndex >= endIndex) {
return;
}
// 得到基准元素位置
int pivotIndex = partition(arr, startIndex, endIndex);
// 用分治法递归数列的两部分
quickSort(arr, startIndex, pivotIndex - 1);
quickSort(arr, pivotIndex + 1, endIndex);
}
private static int partition(int[] arr, int startIndex, int endIndex) {
// 取第一个位置的元素作为基准元素
int pivot = arr[startIndex];
int left = startIndex;
int right = endIndex;
// 坑的位置，初始等于pivot的位置
int index = startIndex;
//大循环在左右指针重合或者交错时结束
while ( right >= left ){
//right指针从右向左进行比较
while ( right >= left ) {
if (arr[right] < pivot) {
arr[left] = arr[right];
index = right;
left++;
break;
}
right--;
}
//left指针从左向右进行比较
while ( right >= left ) {
if (arr[left] > pivot) {
arr[right] = arr[left];
index = left;
right--;
break;
}
left++;
}
}
arr[index] = pivot;
return index;
}
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[] {4,7,6,5,3,2,8,1};
quickSort(arr, 0, arr.length-1);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}

}

public class QuickSort {

public static void quickSort(int[] arr, int startIndex, int endIndex) {
// 递归结束条件：startIndex大等于endIndex的时候
if (startIndex >= endIndex) {
return;
}
// 得到基准元素位置
int pivotIndex = partition(arr, startIndex, endIndex);
// 根据基准元素，分成两部分递归排序
quickSort(arr, startIndex, pivotIndex - 1);
quickSort(arr, pivotIndex + 1, endIndex);
}
private static int partition(int[] arr, int startIndex, int endIndex) {
// 取第一个位置的元素作为基准元素
int pivot = arr[startIndex];
int left = startIndex;
int right = endIndex;
while( left != right) {
//控制right指针比较并左移
while(left<right && arr[right] > pivot){
right--;
}
//控制right指针比较并右移
while( left<right && arr[left] <= pivot) {
left++;
}
//交换left和right指向的元素
if(left<right) {
int p = arr[left];
arr[left] = arr[right];
arr[right] = p;
}
}
//pivot和指针重合点交换
int p = arr[left];
arr[left] = arr[startIndex];
arr[startIndex] = p;
return left;
}
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[] {4,7,6,5,3,2,8,1};
quickSort(arr, 0, arr.length-1);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}

}

和挖坑法相比，指针交换法在partition方法中进行的元素交换次数更少。

下面我们来看一下代码：

public class QuickSortWithStack {

public static void quickSort(int[] arr, int startIndex, int endIndex) {
// 用一个集合栈来代替递归的函数栈
Stack<Map<String, Integer>> quickSortStack = new Stack<Map<String, Integer>>();
// 整个数列的起止下标，以哈希的形式入栈
Map rootParam = new HashMap();
rootParam.put("startIndex", startIndex);
rootParam.put("endIndex", endIndex);
quickSortStack.push(rootParam);
// 循环结束条件：栈为空时结束
while (!quickSortStack.isEmpty()) {
// 栈顶元素出栈，得到起止下标
Map<String, Integer> param = quickSortStack.pop();
// 得到基准元素位置
int pivotIndex = partition(arr, param.get("startIndex"), param.get("endIndex"));
// 根据基准元素分成两部分, 把每一部分的起止下标入栈
if(param.get("startIndex") < pivotIndex -1){
Map<String, Integer> leftParam = new HashMap<String, Integer>();
leftParam.put("startIndex", param.get("startIndex"));
leftParam.put("endIndex", pivotIndex -1);
quickSortStack.push(leftParam);
}
if(pivotIndex + 1 < param.get("endIndex")){
Map<String, Integer> rightParam = new HashMap<String, Integer>();
rightParam.put("startIndex", pivotIndex + 1);
rightParam.put("endIndex", param.get("endIndex"));
quickSortStack.push(rightParam);
}
}
}
private static int partition(int[] arr, int startIndex, int endIndex) {
// 取第一个位置的元素作为基准元素
int pivot = arr[startIndex];
int left = startIndex;
int right = endIndex;
while( left != right) {
//控制right指针比较并左移
while(left<right && arr[right] > pivot){
right--;
}
//控制right指针比较并右移
while( left<right && arr[left] <= pivot) {
left++;
}
//交换left和right指向的元素
if(left<right) {
int p = arr[left];
arr[left] = arr[right];
arr[right] = p;
}
}
//pivot和指针重合点交换
int p = arr[left];
arr[left] = arr[startIndex];
arr[startIndex] = p;
return left;
}
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[] {4,7,6,5,3,2,8,1};
quickSort(arr, 0, arr.length-1);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}

}

和刚才的递归实现相比，代码的变动仅仅在quickSort方法当中。该方法中引入了一个存储Map类型元素的栈，用于存储每一次交换时的起始下标和结束下标。

每一次循环，都会让栈顶元素出栈，进行排序，并且按照基准元素的位置分成左右两部分，左右两部分再分别入栈。当栈为空时，说明排序已经完毕，退出循环。

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