快速排序详解 ------------Java语言描述
1.1 用具体例子说明
十人排序问题：
- 你先吆喝一声，比第一个人低的所有人都站在第一名前面，其余人站后面
- 然后队伍就被你分成了两个部分，而且原来队伍的第一名的位置将被确定为切割点，不再改动。
- 对于前面的队伍，你进行如下操作
- 你先吆喝一声，比第一个人低的所有人都站在第一名前面，其余人站后面
- 然后队伍就被你分成了两个部分，而且原来队伍的第一名的位置将被确定为切割点，不再改动。
- 对于后面的队伍，你进行如下操作
- 你先吆喝一声，比第一个人低的所有人都站在第一名前面，其余人站后面
- 然后队伍就被你分成了两个部分，而且原来队伍的第一名的位置将被确定为切割点，不再改动。
- 然后重复上述步骤直到每个队伍都只有一个人时，停止排序，此时队伍将成为有序。
1.2 排序思想
明显用到了分而治之，使用第一位值作为分割值，所有小于的值都将被放置在第一位的前面，其余值放在后面，并且这个分割值位置确定，不再参与后续改动。并对每一个分割出来的队伍递归使用分割，直到不可分割为止。
1.3 见名知意
快速排序的名字与其他排序的名称不同，因为其他排序几乎都是使用排序的手段或者过程命名：插入排序，选择排序，归并排序，基数排序，等等。快速排序的名字似乎只告诉我们快速排序很快。所以记忆快速排序建议用"随机切割排序"这种名字。
1.4 抽象过程
遇到一组待排序的数组。
- 先以第一个数int m = a[0] 作为切割点，然后将小于a[0] 的数全部放在a[0]的紧接的后面，不小于a[0]的一堆数放在小于的数组之后，即放在数组的最后面。
- 将 a[0] 与小于a[0]的数的最后一个数交换位置，此时数组被切割为两个部分，在原来a[0]前面的都是小于a[0]的数，后面的数都是不小于a[0] 的数.
- 逻辑上独立出来上面两个数组。
- 对这两个数组进行循环上述操作，直到切割出来的数组的大小为1时，停止操作。
- 经过上述四步，此时数组有序。
1.5 实例操作
1.6 代码实现（JAVA版本）
1.6.1 快排接口
所有排序的接口，我都给两个接口
public static void quickSort(int[] a) {
quickSort(a, 0, a.length - 1);
}
private static void quickSort(int[] a, int lo, int hi) {
if (hi <= lo || lo < 0 || hi >= a.length) {
return;
}
// 使用第一位作为枢纽，进行分割数组
int pivotIndex = partition(a, lo, hi);
// 递归排序，先排切割值前面的数组，再排之后的数组（分而治之）
quickSort(a, lo, pivotIndex - 1);
quickSort(a, pivotIndex + 1, hi);
}1.6.2 切割部分(重要)
切割部分是整个代码中最重要的部分，将所有的小于第一位的数字全部紧贴着第一位连续放置，之后将其中的最后一位与第一位交换，此时所有数字都由切割数字分为了两个部分。
/**
*
* Description: 找到所有比第一位值小的值并放在第一位的前面，其余值在第一位的后面。
*
* @Title: getSplitIndex
* @param a
* @param lo
* @param hi
* @return int
*/
private static int partition(int[] a, int lo, int hi) {
int head = lo + 1;
int SplitIndex = lo;
for (int rear = hi; head < rear && rear >= lo; rear--) {
if (a[rear] < a[lo]) {
while (head < rear && a[head] < a[lo]) {
head++;
}
if (head >= rear) {
break;
}
// 交换 headIndex和rearIndex的值.
int t = a[head];
a[head++] = a[rear];
a[rear] = t;
}
}
if (a[head] >= a[SplitIndex]) {
head--;
}
int t = a[head];
a[head] = a[SplitIndex];
a[SplitIndex] = t;
SplitIndex = head;
return SplitIndex;
}1.7 代码实现（C语言版）
TODO,改天写
1.8 算法分析
快排是最优秀的算法，但是不稳定。
此外，凡是使用分而治之，递归的高级排序，那么在数组被切割到比较小的时候，我们都可以让其转化为基本简单排序增快速度，因为基本简单排序不需要频繁的入栈出栈，所以时间反而效果更好。
此外，切分数组效果最好的时候明显是均分数组，最坏情况是以最大值/最小值切分数组。而我在本文中直接使用了第一位，如果是降序/升序数组，那么快排将会有最坏的效果O(n^2)，为了避免这种最坏情况，现在有两种建议：
- 在第一次排序前随机打乱数组(可能不好理解，但确实是很多时候需要做的)。无论什么数组，增加一次打乱来避免最坏情况，打乱后完全不可能出现最坏情况(别给我说有可能，明白说不可能，)
- 要么就是选择a[lo],a[(lo+hi)/2], a[hi] 中的中位数，让其与a[lo]交换顺序，接着使用a[lo]，这样尽可能避免最坏情况，坏处是每次切割都需要排序，相当于把打乱数组的代价均摊到了每次排序中。
1.9全部源码
package unit09.sort;
/**
* Description: 快速排序java实现
*
* @ClassName: QuickSort
* @author 过道
* @date 2018年8月11日 下午3:07:26
*/
public class QuickSort {
public static void quickSort(int[] a) {
quickSort(a, 0, a.length - 1);
}
private static void quickSort(int[] a, int lo, int hi) {
if (hi <= lo || lo < 0 || hi >= a.length) {
return;
}
// 使用第一位作为枢纽，进行分割数组
int pivotIndex = partition(a, lo, hi);
// 递归排序，先排切割值前面的数组，再排之后的数组（分而治之）
quickSort(a, lo, pivotIndex - 1);
quickSort(a, pivotIndex + 1, hi);
}
/**
*
* Description: 找到所有比第一位值小的值并放在第一位的前面，其余值在第一位的后面。
*
* @Title: getSplitIndex
* @param a
* @param lo
* @param hi
* @return int
*/
private static int partition(int[] a, int lo, int hi) {
int head = lo + 1;
int SplitIndex = lo;
for (int rear = hi; head < rear && rear >= lo; rear--) {
if (a[rear] < a[lo]) {
while (head < rear && a[head] < a[lo]) {
head++;
}
if (head >= rear) {
break;
}
// 交换 headIndex和rearIndex的值.
int t = a[head];
a[head++] = a[rear];
a[rear] = t;
}
}
if (a[head] >= a[SplitIndex]) {
head--;
}
int t = a[head];
a[head] = a[SplitIndex];
a[SplitIndex] = t;
SplitIndex = head;
return SplitIndex;
}
}
