JAVA实现快速排序的示例源码解析

快速排序是一种高效的排序算法，它采用分而治之的策略来把一个序列分为较小和较大的两个子序列，然后递归地排序两个子序列。快速排序由C. A. R. Hoare在1960年提出。它是一种原地排序算法，也就是说它不需要额外的存储空间。快速排序通常比其他O(n log n)算法更快，这是因为它的内部循环可以在大多数现代架构上非常高效地运行。 快速排序算法的特点在于它能够在平均和最坏的情况下均以O(n log n)的时间复杂度进行排序，但是其空间复杂度为O(log n)，在排序过程中需要占用栈空间。快速排序的性能在很大程度上依赖于分区操作的效率。 快速排序的基本步骤如下： 1. 选择一个元素作为"基准"（pivot）。 2. 重新排列序列，所有比基准值小的元素摆放在基准前面，所有比基准值大的元素摆放在基准后面（相同的数可以到任一边）。在这个分区退出之后，该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区（partition）操作。 3. 递归地（recursive）把小于基准值元素的子序列和大于基准值元素的子序列排序。 在JAVA实现中，快速排序的代码实现通常会涉及以下几个关键点： - 基准值选择策略：基准值可以是第一个元素、最后一个元素、中间元素，也可以是随机元素等。 - 分区函数：该函数负责根据基准值将数组分成两部分，并返回基准值的最终位置。 - 递归操作：对于基准值左右两边的子数组，重复执行分区操作。 以下是快速排序算法的JAVA代码实现示例： ```java public class QuickSort { public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) { if (low < high) { // 找到基准元素的正确位置 int index = partition(arr, low, high); // 对基准元素左边的子数组进行快速排序 quickSort(arr, low, index - 1); // 对基准元素右边的子数组进行快速排序 quickSort(arr, index + 1, high); } } private static int partition(int[] arr, int low, int high) { // 选择最右边的元素作为基准值 int pivot = arr[high]; int i = low - 1; for (int j = low; j < high; j++) { // 如果当前元素小于或等于基准值 if (arr[j] <= pivot) { i++; // 交换 arr[i] 和 arr[j] int temp = arr[i]; arr[i] = arr[j]; arr[j] = temp; } } // 交换 arr[i+1] 和 arr[high]（或基准值） int temp = arr[i + 1]; arr[i + 1] = arr[high]; arr[high] = temp; return i + 1; } public static void main(String[] args) { int[] arr = {10, 7, 8, 9, 1, 5}; int n = arr.length; quickSort(arr, 0, n - 1); System.out.println("Sorted array: "); for (int i : arr) { System.out.print(i + " "); } } } ``` 在这个JAVA代码示例中，`quickSort` 方法是一个递归方法，用于对数组的指定部分进行排序。`partition` 方法用于找到基准值的正确位置并根据基准值对数组进行分区。`main` 方法展示了如何调用 `quickSort` 方法并打印排序后的数组。 快速排序是一种非常灵活的排序算法，可以在各种不同的数据和环境下工作，并且通过各种优化策略（比如三数取中、尾递归优化、插入排序优化等）可以进一步提升算法的性能。然而，快速排序在最坏情况下退化成O(n^2)的时间复杂度，因此在实际应用中需要考虑其适用性。