快速排序和栈溢出

以前学算法的时候用的《啊哈！算法》，关于算法的各类书籍对于新手都很不友好，这本书绝对是新手第一本书。

　　当然啦，如果你是大佬天才，直接跳过这本书。

下面介绍《啊哈！算法》中关于快排的讲解并简单回答 作者 对读者 提出的问题。由于快排用到了递归，这里顺便解释一下栈溢出的问题。

快速排序

　　介绍快速排序

　　　　快排------分治的递归算法。

　　　　先来看看《数据结构与算法分析》对快排步骤的解释：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　

 

　　　　　　　　　　1、说明特殊情况，在代码里体现了递归的出口。

　　　　　　　　　　2、在S这组数据中随便找一个数作为基准(pivot)

　　　　　　　　　　3、将S这组数据中除开基准数的其他数据分成两份，一份数据全小于基准数，一份数据全大于基准数。

　　　　　　　　　　4、递归上面的步骤。

　　具体步骤

　　　　对于一组数据，视为一个区域，在此区域随便找一个数作为 基准数A（不过就是一个参照数而已），将这片区域中小于基准数A的放左边，大于 基准数A 的放右边。

　　　　　　　　（上面这一步姑且称为基准数归位）

　　　　以 基准数A 为界，划分左右两片区域，分别再找基准数B、C，重复上面的动作，将基准数B、C归位。直到分不出左右两片区域。

 

　　　　　第一步　　　　统一取最左边数为基准数，同时在最左边和最右边派出两个哨兵，相向而行。   一定要是右哨兵先动

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图取自----《啊哈！算法》

 

　　　　    第二步                右哨兵负责找到小于基准数的位置，左哨兵负责找到大于基准数的位置，交换！

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　  第三步                    重复第二步直到两哨兵相遇，交换基准数和哨兵脚下数的位置。此时完成了基准数归位

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　

 

　　　   第四步                        以归位后的基准数为界，对左右两片区域分别找基准数，分别设置左右哨兵重复执行基准数归位。

 

　　　　Java代码

　　　　　　　　

    public static void quickSort(int[] arr, int left, int right){                                                
        if (left >= right) {
            return;                         //递归的出口---无法再分出左右两片区域
        }
        int i = left;                       //定义本区域左哨兵
        int j = right;                      //定义本区域右哨兵
        int temp = arr[left];               //设本片区域最左边的数为基准数
        int swap;                           //用于交换数的中间数
        while (i!=j){                       //循环直到本区域左右哨兵相遇
            while (i<j && arr[j]>=temp){    //一定要右哨兵先动，找到小于基准数的位置停下
                j--;
            }
            while (i<j && arr[i]<=temp) {   //左哨兵动，找到大于基准数的地方停下
                i++;
            }
            if (i < j){                     //交换左右哨兵脚下的数
                swap = arr[i];
                arr[i] = arr[j];
                arr[j] = swap;
            }
        }
                                            //退出循环，本区域的左右哨兵相遇了
        arr[left] = arr[i];                 
        arr[i] = temp;                      //交换基准与哨兵脚下的数，基准数归位
        quickSort2(arr, left, i-1);         //划分左区域，递归
        quickSort2(arr, j+1, right);        //划分右区域，递归
    }
}

 

 　　　　　作者提出的问题

　　　　　　　　为什么定义最左边的数为基准一定要右哨兵先动。

　　　　　　　　取极限情况

　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　右哨兵先动可以保证两哨兵相遇时，脚下数小于基准数。

 

 

 栈溢出

　　　　

 

　　　　概述

　　　　　　　　在递归中，一定要往出口靠近，不然就会出现栈溢出的问题。

　　　　这里的栈是什么

　　　　　　　　　　　　　　　　　　

 

　　　　　　　　　　　　可以理解为有一个栈，里面是放方法的，方法一直递归，栈就溢出了

　　　　　　从虚拟机（HotSpot）角度来看：

　　　　　　　　　　虚拟机是软件层面的

　　　　　　　　　　　　　　.java文件编译为.class文件后，开始了虚拟机之旅，首先是类加载、链接、初始化，然后就进入了运行时数据区（每个虚拟机实例一份），

　　　　　　　　　　　　　　一个Java程序就是一个进程，一个进程对应一个虚拟机实例。

 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　————《深入理解Java虚拟机》第三版

 

　　　　　　　　　　在运行时数据区中有虚拟机栈（每个线程一份），栈由栈帧组成，一个栈帧对应着一个方法，方法不断进栈，栈就溢出了

　　　　　　　　　　虚拟机栈先进后出，没有gc，栈顶的方法称为当前方法，当前方法执行完，出栈，才能执行下一个方法。

　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　具体的栈帧结构、方法调用本质不展开说，学习JVM一定要看看《深入理解Java虚拟机》哪怕看不懂也没关系。