快速排序

最近学校在讲数据结构，个人觉得排序这一块的算法都挺重要的，不管怎么说，比较常见的几个排序算法一定要能够在短时间内写出来，这就是所谓基本功。---来自于班导师

哈哈哈，废话不多说，这里先记录一下快速排序的笔记，免得以后自己忘了。

快速排序的主要思想就是选取数组里面的一个数（这里主要是作数组元素的排序，这个数一般我们选第一个，所以极端情况下快排的时间复杂度其实也达到了O(n²)），把它赋给pivot。然后遍历这个数组，比这个数大的就放在数组的右边，比它小的就放在左边，然后这个过程再递归完成。下面来看看代码：

package com.hw.sorts0512;

import java.util.Scanner;

class Quicksort{
    public int length;
    private int pivot,index;
    public int[] data = null;
    
    private int partition(int[] arr,int low,int high)
    {
        pivot = arr[low];
        while(low < high)
        {
            while(low<high && pivot<=arr[high])
            {
                high--;
            }
            arr[low] = arr[high];
            
            while(low<high && pivot>=arr[low])
            {
                low++;
            }
            arr[high] = arr[low];
        }
        arr[low] = pivot;
        return low;
    }
    
    public void quicksort(int[] arr,int low,int high)
    {
        if(low < high){
            index = partition(arr,low,high);
            quicksort(arr,low,index-1);
            quicksort(arr,index+1,high);
        }
    }
}

public class Solution {
    public void run()
    {
        Scanner s = new Scanner(System.in);
        Quicksort q = new Quicksort();
        System.out.println("请输入数组长度：");
        q.length = s.nextInt();
        q.data = new int[q.length];
        System.out.println("请输入待排序的所有数据：");
        for(int i = 0;i < q.length;i++){
            q.data[i] = s.nextInt();
        }
        q.quicksort(q.data, 0, q.length-1);
        for(int i = 0;i < q.length;i++){
            System.out.print(q.data[i]+" ");
        }
    }
    
    public static void main(String[] args){
        Solution solution = new Solution();
        solution.run();
    }
}

核心部分就是Quicksort里面的那两个方法。我怎么才能做到把这个数组全部扫一遍，并判断那些数比pivot大哪些数比pivot小呢？这个时候我们就需要弄一个循环，通过循环控制这个过程不断地进行，以达到第一轮筛选的目的，即，把数组里面比pivot大的数全部放到右边，小的全放到左边，然后左右两边再重复这个过程。

那么这个循环设置的条件其实就是low<high,low就是数组的第一个元素，high就是数组的最后一个元素。在循环内部，只要是比pivot大的数，我就不动，放那放着就是，我动什么呢？动high这个值，也就是数组元素的索引。怎么动？我让它减减。然后继续判断下一个数。等到循环结束的时候，那么就找到了这个比pivot小的数了，这个时候呢，我把这个地方的这个元素赋给low这个位置。那么这样其实就完成了，把这个比pivot小的数放到了数组的左边。然后我再动low，过程与上面类似。这样一来，一旦循环结束，就是low=high.这个时候呢，我就已经把这个数组分成两部分了，左边部分的数都比pivot小，右边部分的数都比pivot大。这个时候呢，我就只需要把此时数组中low这个位置弄为pivot，整个过程就完成了，最后返回这个位置，以这个位置把数组分为两部分，两部分再分别递归。

来看看运行效果：

 接下来看看C++版本的：

#include <iostream>
#define N 300
using namespace std;

class Quicksort
{
public:
    int data[N];
    int length;
    void quicksort(int arr[], int low, int high)
    {
        if (low < high) {
            index = partition(arr, low, high);
            quicksort(arr, index + 1, high);
            quicksort(arr, low, index - 1);
        }
    }

private:
    int index, pivot;
    int partition(int arr[], int low, int high)
    {
        pivot = arr[low];
        while (low < high)
        {
            while (low < high && pivot <= arr[high])
            {
                high--;
            }
            arr[low] = arr[high];
            while (low < high && pivot >= arr[low])
            {
                low++;
            }
            arr[high] = arr[low];
        }
        arr[low] = pivot;
        return low;
    }
};

int main()
{
    Quicksort q;
    cout << "请输入数组长度：";
    cin >> q.length;
    cout << "请向数组中输入数据：";
    for (int i = 0; i < q.length; i++) {
        cin >> q.data[i];
    }
    q.quicksort(q.data, 0, q.length - 1);
    cout << "使用快速排序后的数组是：";
    for (int i = 0; i < q.length; i++) {
        cout << q.data[i] << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}