排序演算法 快速排序

2021-09-27 02:42:28 字數 2730 閱讀 5779

快速排序是現在使用的很多的一種排序演算法,同時也是很有可能會被面試問到的乙個基礎排序演算法題。

那麼怎麼了解快速排序呢?

其實想要了解快速排序,首先我們需要知道氣泡排序,這是為啥?

這是因為快速排序是在氣泡排序的基礎上的改良呀!

氣泡排序

氣泡排序的基本思想:每次都比較相鄰的兩個元素,如果這兩個元素大小位置不對勁,那就將這兩個元素的位置交換一下,這樣就會使得每次都有乙個符合最大/最小的數被置換到最後乙個位置。

ps:當然,是最大的數置換還是最小的數置換,要看是從小到大還是從大到小。

冒泡兩個字也是最為形象的描述,表明每一輪都會有乙個符合要求的資料從底層慢慢的冒出來,一直到最後乙個位置,如果將資料由橫變成豎著看,那就是更為形象的冒泡了,會發現資料5從第二層慢慢到最高一層了。

第二輪繼續從第一層開始,但是最後的結束卻是在第四層,這是為什麼呢?這是因為在第一輪的時候第五層,也就是最高的一層我們的資料已經是最大的了,在第一輪迴圈的時候我們已經找到了確定的資料,所以第二輪迴圈第五次是不再需要比較的。

也就是說:對於n個數來進行氣泡排序,你需要進行n-1輪第一層迴圈,每一層需要進行n-1-i 輪迴圈,其中i是第一層迴圈的輪數。

其中為啥第一層迴圈是n-1層呢?那是因為第一層在最後是不需要進行繼續排序的,最後一次迴圈也就剩自己了,難不成還需要自己和自己排序嗎?

這樣就可以算出氣泡排序的時間複雜度:o(n^2)

由於沒有申請額外的空間,所以空間複雜度:o(1)

**的實現:

public static void bubblesort(int arr)}}

//將資料進行列印

for(int num:arr)

}

接下來 我們就可以來看一看快速排序了!

快速排序

由於氣泡排序的時間複雜度是o(n^2),那麼是否可以進行進一步的優化,來降低時間複雜度呢?也是出於這乙個想法,快速排序便誕生了!

快速排序的基本思想:其實快速排序使用的是乙個被稱為分治的思想,就是一分為二,二分為四…

首先我們選擇乙個基準數,然後對這個陣列中的所有數進行遍歷,比這個數大的放到這個數的右邊,比這個數小的放到這個數的左邊,此時就會將陣列分為兩個部分,然後分別對這個兩個部分進行遞迴的操作,知道最後每部分只有了乙個數,也就達到了排序的目的。

欸?為什麼原來的資料 4 3 5 1 2 經過了選擇基準數4之後變成了 1 3 2 4 5了呢?這樣看起來完全沒有規律啊?

其實,在快速排序演算法的實現中,我們還加入了兩個輔助的人員,我們稱之為「哨兵」,乙個「哨兵i」在陣列的左邊,每次迴圈都找比基準數大的數,另乙個「哨兵j」在陣列的右邊,每次迴圈都找比基準數小的數,每次將兩者找到的數進行交換,直到兩個哨兵遇到了,就把現在的數和基準數進行交換,完成排序。

想一想為啥需要是哨兵j先出發,哨兵i先出發不可以嗎?

首先我們需要知道,哨兵j尋找的數的性質:是乙個比基準數小的數,但是哨兵i呢?哨兵i尋找的數的性質是乙個比基準數大的數,

那麼在我們最後當兩者相遇的時候,如果是哨兵j先出發,那麼相遇的值是乙個比基準數小的數為結束,而基準數我們的選擇是在陣列的左邊,是乙個儲存比基準數小的位置,那麼這個時候互換位置是不會出現問題的,

但是呢,如果是哨兵i先出發,那麼最後相遇的時候,豈不是乙個比基準數大的數,交換了的話這個數就跑到左邊去了,那這一次豈不是白找了???

如果還是不理解的話,可以自己找一組資料在紙上畫一畫!

**的實現:

/**

* 快速排序邏輯實現

* @param left 哨兵i的起始位置

* @param right 哨兵j的起始位置

*/public static void quicksort(int arr,int left,int right)

//快速排序三要素準備

int temp = arr[left];//基準數

int i = left;//哨兵i

int j = right;//哨兵j

while (i < j)

//哨兵i開始,尋找比基準數大的數

while (arr[i] <= temp && i < j)

if (i < j)

}//迴圈結束,表示此時兩個哨兵碰面了,那麼我們需要把基準數歸位了

arr[left] = arr[i];

arr[i] = temp;

//開始剩下的兩部分的迴圈呼叫

quicksort(arr,left,i-1);

quicksort(arr,i+1,right);

}

經過這一次的優化,時間複雜度:o(nlogn)由於沒有申請新空間,所以空間複雜度:o(1)這便是快速排序演算法了!!!

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