快速排序

（1）.经典快排的思路：首先选中数组最后一个元素x，<= x 的放数组左边，> x 的放数组右边，中间是 x。左边和右边（注意x，这一个元素已经排好，不需要操作了）无限递归继续上述操作，直至整体有序。如下图：

（2）.参照荷兰国旗问题的改进快排：首先选中数组最后一个元素x，< x 的放数组左边，> x 的放数组右边，== x 的全部放中间。左边和右边（中间的一个或多个x不需要递归了）无限递归继续上次操作，直至整体有序。如下图：

（3）.随机快排：在（2）的基础之上，可能有些数据特殊，导致复杂度上升为O（n*n），所以不能每次直选中最后一个元素，要随机的选择。

左神的代码如下：

package 左神_算法;

import java.util.Arrays;

public class QuickSort {

	/**
	 * 
	 * 随机快速排序的细节和复杂度分析 可以用荷兰国旗问题来改进快速排序 时间复杂度O(N*logN)，额外空间复杂度O(logN)
	 *
	 * 快速排序可以做到稳定性问题，但是非常难，不需要掌握， 可以搜“01 stable sort”
	 */

	public static void quickSort(int[] arr) {
		if (arr == null || arr.length < 2) {
			return;
		}
		quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
	}

	public static void quickSort(int[] arr, int l, int r) {
		if (l < r) {
			swap(arr, l + (int) (Math.random() * (r - l + 1)), r);  //确定一个随机元素，与最后一个元素交换
			int[] p = partition(arr, l, r);
			quickSort(arr, l, p[0] - 1);
			quickSort(arr, p[1] + 1, r);
		}
	}

	public static int[] partition(int[] arr, int l, int r) {
		int less = l - 1;
		int more = r;
		int cur = l;
		while (cur < more) {
			if (arr[cur] < arr[r]) {
				swap(arr, ++less, cur++);  // "小于区域" 的值确定
			} else if (arr[cur] > arr[r]) {  
				swap(arr, --more, cur);    // 注意 "大于区域" ，交换cur不用++，因为 "大于区域"的值不确定
			} else {
				cur++;
			}
		}
		swap(arr, more, r);  // 把选中的元素arr[r]，与 "大于区域" 左边界交换
		return new int[] { less + 1, more };  // 返回 "等于区域" 的左右边界值
	}

	public static void swap(int[] arr, int i, int j) {
		int tmp = arr[i];
		arr[i] = arr[j];
		arr[j] = tmp;
	}

	// for test
	public static void comparator(int[] arr) {
		Arrays.sort(arr);
	}

	// for test
	public static int[] generateRandomArray(int maxSize, int maxValue) {
		int[] arr = new int[(int) ((maxSize + 1) * Math.random())];
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
			arr[i] = (int) ((maxValue + 1) * Math.random()) - (int) (maxValue * Math.random());
		}
		return arr;
	}

	// for test
	public static int[] copyArray(int[] arr) {
		if (arr == null) {
			return null;
		}
		int[] res = new int[arr.length];
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
			res[i] = arr[i];
		}
		return res;
	}

	// for test
	public static boolean isEqual(int[] arr1, int[] arr2) {
		if ((arr1 == null && arr2 != null) || (arr1 != null && arr2 == null)) {
			return false;
		}
		if (arr1 == null && arr2 == null) {
			return true;
		}
		if (arr1.length != arr2.length) {
			return false;
		}
		for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
			if (arr1[i] != arr2[i]) {
				return false;
			}
		}
		return true;
	}

	// for test
	public static void printArray(int[] arr) {
		if (arr == null) {
			return;
		}
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
			System.out.print(arr[i] + " ");
		}
		System.out.println();
	}

	// for test
	public static void main(String[] args) {
		int testTime = 500000;
		int maxSize = 100;
		int maxValue = 100;
		boolean succeed = true;
		for (int i = 0; i < testTime; i++) {
			int[] arr1 = generateRandomArray(maxSize, maxValue);
			int[] arr2 = copyArray(arr1);
			quickSort(arr1);
			comparator(arr2);
			if (!isEqual(arr1, arr2)) {
				succeed = false;
				printArray(arr1);
				printArray(arr2);
				break;
			}
		}
		System.out.println(succeed ? "Nice!" : "Fucking fucked!");

		int[] arr = generateRandomArray(maxSize, maxValue);
		printArray(arr);
		quickSort(arr);
		printArray(arr);

	}

}