快速排序演算法概念
快速排序一般是基於遞歸實作。其想法是這樣的：
1.選定一個合適的值（理想情況中值最好，但實現中一般使用數組第一個值）,稱為“樞軸”(pivot)。
2.基於這個值，將陣列分成兩部分，較小的分在左邊，較大的分在右邊。
3.可以肯定，如此一輪下來，這個樞軸的位置一定在最終位置上。
4.對兩個子數組分別重複上述過程，直到每個數組只有一個元素。
5.排序完成。
基本實作方式：
public static void quickSort(int[] arr){
qsort(arr, 0, arr.length-1);
}
private static void qsort(int[] arr, int low, int high){
if (low < high){
int pivot=partition(arr, low, high); //将数组分为两部分
qsort(arr, low, pivot-1); //递归排序左子数组
qsort(arr, pivot+1, high); //递归排序右子数组
}
}
private static int partition(int[] arr, int low, int high){
int pivot = arr[low]; //枢轴记录
while (low<high){
while (low<high && arr[high]>=pivot) --high;
arr[low]=arr[high]; //交换比枢轴小的记录到左端
while (low<high && arr[low]<=pivot) ++low;
arr[high] = arr[low]; //交换比枢轴小的记录到右端
}
//扫描完成，枢轴到位
arr[low] = pivot;
//返回的是枢轴的位置
return low;
}
使用泛型實作快排演算法
下面設計一個QuickSort類，包含了靜態函數sort()，可以對任意型別數組進行排序。如果為物件類型數組，則該物件類型必須實作Comparable接口，這樣才能使用compareTo函數進行比較。
使用了最基本的快排演算法，沒有進行最佳化處理。
原始程式碼如下：
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;
import java.util.Random;
public class QuickSort {
@SuppressWarnings("unchecked")
//对上述快排函数原型修改，使其可以对任意对象类型数组进行排序。这个函数为内部使用，外部排序函数接口为sort()，sort函数要求对象必须实现Comparable接口，可以提供编译时类型检测，见后文。
private static void quickSort(Object[] in,int begin, int end) {
if( begin == end || begin == (end-1) ) return;
Object p = in[begin];
int a = begin +1;
int b = a;
for( ; b < end; b++) {
//该对象类型数组必须实现Comparable接口，这样才能使用compareTo函数进行比较
if( ((Comparable<Object>)in[b]).compareTo(p) < 0) {
if(a == b){a++; continue;}
Object temp = in[a];
in[a] = in[b];
in[b] = temp;
a++;
}
}
in[begin] = in[a-1];
in[a-1] = p;
if( a-1 > begin){
quickSort(in,begin, a);
}
if( end-1 > a ) {
quickSort(in,a, end);
}
return;
}
//使用泛型，对任意对象数组排序，该对象类型数组必须实现Comparable接口
public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(T[] input){
quickSort(input,0,input.length);
}
//添加对List对象进行排序的功能，参考了Java中的Java.util.Collections类的sort()函数
public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list){
Object[] t = list.toArray();//将列表转换为数组
quickSort(t,0,t.length); //对数组进行排序
//数组排序完成后再写回到列表中
ListIterator<T> i = list.listIterator();
for (int j=0; j<t.length; j++) {
i.next();
i.set((T)t[j]);
}
}
//由于Java中原始数据类型（int、double、byte等）无法使用泛型，所以只能使用函数重载机制实现对这些原始类型数组（int[]、double[]、byte[]等）的排序。这里为了共用同一个排序函数，利用原始类型的(AutoBoxing，UnBoxing)机制将其封装为对应对象类型，组成新的对象数组，排序后再解封装，这样的缺点是需要额外的转换步骤、额外的空间保存封装后的数组。另一种方式是将排序代码复制到各个重载函数中，官方API中的Java.util.Arrays这个类中的sort()函数就是使用这种方法，可以从Arrays类的源代码看出。
public static void sort(int[] input){
Integer[] t = new Integer[input.length];
for(int i = 0; i < input.length; i++){
t[i] = input[i];//封装
}
quickSort(t,0,t.length);//排序
for(int i = 0; i < input.length; i++){
input[i] = t[i];//解封装
}
}
//double[]数组的重载函数
public static void sort(double[] input){
Double[] t = new Double[input.length];
for(int i = 0; i < input.length; i++){
t[i] = input[i];
}
quickSort(t,0,t.length);
for(int i = 0; i < input.length; i++){
input[i] = t[i];
}
}
//byte[]数组的重载函数
public static void sort(byte[] input){
Byte[] t = new Byte[input.length];
for(int i = 0; i < input.length; i++){
t[i] = input[i];
}
quickSort(t,0,t.length);
for(int i = 0; i < input.length; i++){
input[i] = t[i];
}
}
//short[]数组的重载函数
public static void sort(short[] input){
Short[] t = new Short[input.length];
for(int i = 0; i < input.length; i++){
t[i] = input[i];
}
quickSort(t,0,t.length);
for(int i = 0; i < input.length; i++){
input[i] = t[i];
}
}
//char[]数组的重载函数
public static void sort(char[] input){
Character[] t = new Character[input.length];
for(int i = 0; i < input.length; i++){
t[i] = input[i];
}
quickSort(t,0,t.length);
for(int i = 0; i < input.length; i++){
input[i] = t[i];
}
}
//float[]数组的重载函数
public static void sort(float[] input){
Float[] t = new Float[input.length];
for(int i = 0; i < input.length; i++){
t[i] = input[i];
}
quickSort(t,0,t.length);
for(int i = 0; i < input.length; i++){
input[i] = t[i];
}
}
//测试用的main函数
public static void main(String[] args) {
//生产一个随机数组成的int[]数组，用来测试
int LEN = 10;
int[] input = new int[LEN];
Random r = new Random();
System.out.print("int[] before sorting: ");
for(int i = 0; i < input.length; i++) {
input[i] = r.nextInt(10*LEN);
System.out.print(input[i] + " ");
}
System.out.println();
System.out.print("int[] after sorting: ");
sort(input);
for(int i : input) {
System.out.print(i + " ");
}
System.out.println();
//生成一个字符串数组，用来测试
String[] s = new String[]{"b","a","e","d","f","c"};
System.out.print("String[] before sorting: ");
for(int i = 0; i < s.length; i++) {
System.out.print(s[i] + " ");
}
System.out.println();
System.out.print("String[] after sorting: ");
sort(s);
for(int i = 0; i < s.length; i++) {
System.out.print(s[i] + " ");
}
System.out.println();
//生成一个字符串列表，用来测试
List<String> l = new LinkedList<String>();
s = new String[]{"b","a","e","d","f","c"};
System.out.print("LinkedList<String> before sorting: ");
for (int j=0; j<s.length; j++) {
l.add(s[j]);
System.out.print(s[j] + " ");
}
System.out.println();
sort(l);
System.out.print("LinkedList<String> after sorting: ");
for (String ts : l) {
System.out.print(ts + " ");
}
System.out.println();
}
}執行main函數測試，從輸出可以看出QuickSort類別工作正常：
int[] before sorting: 65 48 92 26 3 8 59 21 16 45 int[] after sorting: 3 8 16 21 26 45 48 59 65 92 String[] before sorting: b a e d f c String[] after sorting: a b c d e f LinkedList<String> before sorting: b a e d f c LinkedList<String> after sorting: a b c d e f
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