Java排序算法分析與實現：快排、冒泡排序、選擇排序、插入排序、歸並排序（二）

一、概述：

　　上篇博客介紹了常見簡單算法：冒泡排序、選擇排序和插入排序。本文介紹高級排序算法：快速排序和歸並排序。在開始介紹算法之前，首先介紹高級算法所需要的基礎知識：划分、遞歸，並順帶介紹二分查找算法。

二、划分：

　　划分是快速排序的前提，即把數據分為兩組，大於特定值的數據在一組，小於特定值的數據在另一組。快速排序即是由划分和遞歸操作來完成的。

（1）原理：

　　定義一個閾值，分別從最左面和最右面向中間遍歷元素，左面找到一個大於閾值的數據便停止，右邊找到一個小於閾值的數據便停止，如果此時左右兩邊都還沒有走到中間，則交換左面大於閾值的數據和右面小於閾值的數據；重復上述過程，直到左面指針和右面指針相遇，此時左面數據均小於閾值，右面數據均大於閾值，划分結束。划分結束后，數據仍然是無序的，但更接近於有序。

（2）例子：

　　待划分數據：7, 6, 9, 8, 5,1，假設閾值為5

　　第一輪：左指針指向7，右指針指向1，左指針向后移，右指針向左移，發現左面第一個大於5的元素7，右面第一個小於5的元素1，交換7和1的位置，結果：1,6,9,8,5,7；

　　第二輪：從6開始找大於5的數字，找到6，右邊從5起找小於5的數字，找到1，但此時由於6在1的右面，，即右指針<左指針，左右指針交叉，此時划分結束。原數列被划分為兩部分，左側子數列只有一個元素，即為1，其為小於閾值的子數列；右側子數列包括5個元素，均為大於閾值5的元素。

（3）代碼實現：

package com.test.insertsort;

/**
 * 划分、遞歸、快排
 * @author bjh
 *
 */
public class QuickSort {
    
    /**待排序、划分數組*/
    private int[] array;
    /**數組長度*/
    private int length;
    
    public QuickSort(int[] array){
        this.array = array;
        this.length = array.length;
    }
    
    /**
     * 打印元素
     */
    public void printArray(){
        for(int i=0; i<length; i++){
            System.out.print(array[i]+" ");
        }
        System.out.println();
    }
    
    
    /**
     * 划分
     * @return 划分的分界點
     */
    public int partition(int left, int right, int pivot){
        //左指針的起點，left-1是由於在后面的循環中，每循環一次左指針都要右移，
        //這樣可以確保左指針從左邊第一個元素開始，不然是從第二個開始
        int leftpoint = left-1;
        //右指針的起點，right+1是由於后面的循環中，每循環一次右指針都要左移，
        //這樣可以確保右指針從最右邊開始，不然是從倒數第二個開始
        int rightpoint = right+1;
        while(true){
            //找到左邊大於pivot的數據，或者走到了最右邊仍然沒有找到比pivot大的數據
            while(leftpoint<right && array[++leftpoint]<pivot);
            //找到右邊小於pivot的數據，或者走到了最左邊仍然沒有找到比pivot小的數據
            while(rightpoint>left && array[--rightpoint]>pivot);
            //左指針和右指針重疊或相交
            if(leftpoint >= rightpoint){
                break;
            }else{
                //交換左邊大的和右邊小的數據
                swap(leftpoint,rightpoint);
            }
        }
        //返回分界點，即右邊子數組中最左邊的點
        return leftpoint;
    }
    
    
    /**
     * 交換數據
     */
    public void swap(int leftpoint,int rightpoint){
        int temp = array[leftpoint];
        array[leftpoint] = array[rightpoint];
        array[rightpoint] = temp;
    }
    
    public static void main(String args[]){
        int[] array = {99,78,26,17,82,36,9,81,22,100,30,20,17,85};
        QuickSort qs = new QuickSort(array);
        System.out.println("划分前的數據為：");
        qs.printArray();
        int bound = qs.partition(0, array.length-1, 50);
        System.out.println("划分后的數據為：");
        qs.printArray();
        System.out.println("划分的分界點為：" + array[bound] + "，分界點的坐標為：" + bound);
    }

}

運行結果為：

持續更新中。。。。