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Java单边快速排序
快速排序是计算机科学中最常见的排序算法之一。它通常具有很高的效率,甚至在大数据集上也可以快速排序。Java单边快速排序作为快速排序的一种变体,也是在Java中常用的排序算法之一。本文将介绍Java单边快速排序的实现原理、代码实现以及重点问题。
实现原理
快速排序的基本思想是分治法。从数列中挑出一个元素作为基准点,比基准点小的元素放到左边,大于等于基准点的元素放到右边。这个过程称为一次划分。然后递归地对左右两部分的数列进行划分。一次划分的实现可以使用双边/单边划分。
Java单边快速排序的实现过程如下:
1. 选择基准元素pivot。一般选择数组的第一个元素。
2. 初始化两个指针i和j。i指向待比较元素的第一个位置,j指向待比较元素的最后一个位置。
3. 从j开始向前遍历,找到第一个比pivot小的元素,并将其和i所在位置交换。
4. 从i开始向后遍历,找到第一个比pivot大的元素,并将其和j所在位置交换。
5. 重复3和4,直到i和j相遇。此时,i所在的位置就是pivot元素应该在的位置。
6. 递归处理左右两个子序列,直到排序完成。
代码实现
Java单边快速排序的代码实现如下:
```java
public static void quickSort(int[] arr, int left, int right) {
if (left >= right) {
return;
}
int i = left + 1, j = right, pivot = arr[left];
while (i <= j) {
while (i <= j && arr[i] < pivot) {
i++;
}
while (i <= j && arr[j] >= pivot) {
j--;
}
if (i < j) {
swap(arr, i, j);
}
}
swap(arr, left, j);
quickSort(arr, left, j - 1);
quickSort(arr, j + 1, right);
}
private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}
```
重点问题
1. 为什么要选择第一个元素作为基准点?
选择基准点的目的是把数组划分为两个子序列,一个子序列所有的元素都小于等于基准点,另一个子序列所有的元素都大于基准点。选择第一个元素作为基准点是为了算法实现简单,对于随机数据而言,没有明显的时间浪费。
2. 快速排序是否稳定?
不稳定。当两个相等的元素的相对顺序在排序前后发生了变化,我们就称这个算法是不稳定的。在快速排序中,元素的交换可能会破坏相等元素的相对顺序,所以快速排序是不稳定的。
3. 如何处理重复元素?
在处理重复元素时,可能会出现分配极为不均的情况,导致算法运行效率严重下降。为了避免这种情况,可以使用三路快排(即把数组划分为小于、等于和大于pivot的三个部分),或者解决相同元素交换可能破坏相对顺序的问题(如交换的时候把大于等于pivot的元素放在pivot右边,小于pivot的元素放在pivot左边)。
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