快速排序原理JAVA和Scala實(shí)現(xiàn)-函數(shù)式編程的簡(jiǎn)潔演示

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快速排序原理JAVA和Scala實(shí)現(xiàn)-函數(shù)式編程的簡(jiǎn)潔演示

C語(yǔ)言快速排序?qū)崿F(xiàn)

Java 快速排序?qū)崿F(xiàn)

Scala 快速排序?qū)崿F(xiàn)

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本文章向大家介紹快速排序原理JAVA和Scala實(shí)現(xiàn)-函數(shù)式編程的簡(jiǎn)潔演示，主要內(nèi)容包括C語(yǔ)言快速排序?qū)崿F(xiàn)、Java 快速排序?qū)崿F(xiàn)、Scala 快速排序?qū)崿F(xiàn)、基本概念、基礎(chǔ)應(yīng)用、原理機(jī)制和需要注意的事項(xiàng)等，并結(jié)合實(shí)例形式分析了其使用技巧，希望通過(guò)本文能幫助到大家理解應(yīng)用這部分內(nèi)容。

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高快省的排序算法 有沒(méi)有既不浪費(fèi)空間又可以快一點(diǎn)的排序算法呢？那就是“快速排序”啦！光聽(tīng)這個(gè)名字是不是就覺(jué)得很高端呢。 假設(shè)我們現(xiàn)在對(duì)“6 1 2 7 9 3 4 5 10 8”這個(gè)10個(gè)數(shù)進(jìn)行排序。首先在這個(gè)序列中隨便找一個(gè)數(shù)作為基準(zhǔn)數(shù)（不要被這個(gè)名詞嚇到了，就是一個(gè)用來(lái)參照的數(shù)，待會(huì)你就知道它用來(lái)做啥的了）。為了方便，就讓第一個(gè)數(shù)6作為基準(zhǔn)數(shù)吧。接下來(lái)，需要將這個(gè)序列中所有比基準(zhǔn)數(shù)大的數(shù)放在6的右邊，比基準(zhǔn)數(shù)小的數(shù)放在6的左邊，類似下面這種排列： 3 1 2 5 4 6 9 7 10 8 在初始狀態(tài)下，數(shù)字6在序列的第1位。我們的目標(biāo)是將6挪到序列中間的某個(gè)位置，假設(shè)這個(gè)位置是k?，F(xiàn)在就需要尋找這個(gè)k，并且以第k位為分界點(diǎn)，左邊的數(shù)都小于等于6，右邊的數(shù)都大于等于6。想一想，你有辦法可以做到這點(diǎn)嗎？ 排序算法顯神威 方法其實(shí)很簡(jiǎn)單：分別從初始序列“6 1 2 7 9 3 4 5 10 8”兩端開(kāi)始“探測(cè)”。先從右往左找一個(gè)小于6的數(shù)，再?gòu)淖笸艺乙粋€(gè)大于6的數(shù)，然后交換他們。這里可以用兩個(gè)變量i和j，分別指向序列最左邊和最右邊。我們?yōu)檫@兩個(gè)變量起個(gè)好聽(tīng)的名字“哨兵i”和“哨兵j”。剛開(kāi)始的時(shí)候讓哨兵i指向序列的最左邊（即i=1），指向數(shù)字6。讓哨兵j指向序列的最右邊（即=10），指向數(shù)字。

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首先哨兵j開(kāi)始出動(dòng)。因?yàn)榇颂幵O(shè)置的基準(zhǔn)數(shù)是最左邊的數(shù)，所以需要讓哨兵j先出動(dòng)，這一點(diǎn)非常重要（請(qǐng)自己想一想為什么）。哨兵j一步一步地向左挪動(dòng)（即j--），直到找到一個(gè)小于6的數(shù)停下來(lái)。接下來(lái)哨兵i再一步一步向右挪動(dòng)（即i++），直到找到一個(gè)數(shù)大于6的數(shù)停下來(lái)。最后哨兵j停在了數(shù)字5面前，哨兵i停在了數(shù)字7面前。

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現(xiàn)在交換哨兵i和哨兵j所指向的元素的值。交換之后的序列如下： 6 1 2 5 9 3 4 7 10 8

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到此，第一次交換結(jié)束。接下來(lái)開(kāi)始哨兵j繼續(xù)向左挪動(dòng)（再友情提醒，每次必須是哨兵j先出發(fā)）。他發(fā)現(xiàn)了4（比基準(zhǔn)數(shù)6要小，滿足要求）之后停了下來(lái)。哨兵i也繼續(xù)向右挪動(dòng)的，他發(fā)現(xiàn)了9（比基準(zhǔn)數(shù)6要大，滿足要求）之后停了下來(lái)。此時(shí)再次進(jìn)行交換，交換之后的序列如下： 6 1 2 5 4 3 9 7 10 8

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第二次交換結(jié)束，“探測(cè)”繼續(xù)。哨兵j繼續(xù)向左挪動(dòng)，他發(fā)現(xiàn)了3（比基準(zhǔn)數(shù)6要小，滿足要求）之后又停了下來(lái)。哨兵i繼續(xù)向右移動(dòng)，糟啦！此時(shí)哨兵i和哨兵j相遇了，哨兵i和哨兵j都走到3面前。說(shuō)明此時(shí)“探測(cè)”結(jié)束。我們將基準(zhǔn)數(shù)6和3進(jìn)行交換。交換之后的序列如下： 3 1 2 5 4 6 9 7 10 8

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到此第一輪“探測(cè)”真正結(jié)束。此時(shí)以基準(zhǔn)數(shù)6為分界點(diǎn)，6左邊的數(shù)都小于等于6，6右邊的數(shù)都大于等于6?；仡櫼幌聞偛诺倪^(guò)程，其實(shí)哨兵j的使命就是要找小于基準(zhǔn)數(shù)的數(shù)，而哨兵i的使命就是要找大于基準(zhǔn)數(shù)的數(shù)，直到i和j碰頭為止。 OK，解釋完畢?，F(xiàn)在基準(zhǔn)數(shù)6已經(jīng)歸位，它正好處在序列的第6位。此時(shí)我們已經(jīng)將原來(lái)的序列，以6為分界點(diǎn)拆分成了兩個(gè)序列，左邊的序列是“3 1 2 5 4”，右邊的序列是“9 7 10 8”。接下來(lái)還需要分別處理這兩個(gè)序列。因?yàn)?左邊和右邊的序列目前都還是很混亂的。不過(guò)不要緊，我們已經(jīng)掌握了方法，接下來(lái)只要模擬剛才的方法分別處理6左邊和右邊的序列即可?，F(xiàn)在先來(lái)處理6左邊的序列現(xiàn)吧。 左邊的序列是“3 1 2 5 4”。請(qǐng)將這個(gè)序列以3為基準(zhǔn)數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使得3左邊的數(shù)都小于等于3，3右邊的數(shù)都大于等于3。好了開(kāi)始動(dòng)筆吧 如果你模擬的沒(méi)有錯(cuò)，調(diào)整完畢之后的序列的順序應(yīng)該是：

2 1 3 5 4 OK，現(xiàn)在3已經(jīng)歸位。接下來(lái)需要處理3左邊的序列“2 1”和右邊的序列“5 4”。對(duì)序列“2 1”以2為基準(zhǔn)數(shù)進(jìn)行調(diào)整，處理完畢之后的序列為“1 2”，到此2已經(jīng)歸位。序列“1”只有一個(gè)數(shù)，也不需要進(jìn)行任何處理。至此我們對(duì)序列“2 1”已全部處理完畢，得到序列是“1 2”。序列“5 4”的處理也仿照此方法，最后得到的序列如下： 1 2 3 4 5 6 9 7 10 8 對(duì)于序列“9 7 10 8”也模擬剛才的過(guò)程，直到不可拆分出新的子序列為止。最終將會(huì)得到這樣的序列，如下 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 到此，排序完全結(jié)束。細(xì)心的同學(xué)可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，快速排序的每一輪處理其實(shí)就是將這一輪的基準(zhǔn)數(shù)歸位，直到所有的數(shù)都?xì)w位為止，排序就結(jié)束了。下面上個(gè)霸氣的圖來(lái)描述下整個(gè)算法的處理過(guò)程。

這是為什么呢？快速排序之所比較快，因?yàn)橄啾让芭菖判?#xff0c;每次交換是跳躍式的。每次排序的時(shí)候設(shè)置一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，將小于等于基準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)全部放到基準(zhǔn)點(diǎn)的左邊，將大于等于基準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)全部放到基準(zhǔn)點(diǎn)的右邊。這樣在每次交換的時(shí)候就不會(huì)像冒泡排序一樣每次只能在相鄰的數(shù)之間進(jìn)行交換，交換的距離就大的多了。因此總的比較和交換次數(shù)就少了，速度自然就提高了。當(dāng)然在最壞的情況下，仍可能是相鄰的兩個(gè)數(shù)進(jìn)行了交換。因此快速排序的最差時(shí)間復(fù)雜度和冒泡排序是一樣的都是O(N2 )，它的平均時(shí)間復(fù)雜度為O(NlogN)。其實(shí)快速排序是基于一種叫做“二分”的思想。我們后面還會(huì)遇到“二分”思想，到時(shí)候再聊。

C語(yǔ)言快速排序?qū)崿F(xiàn)

#include <stdio.h> 
int a[101],n;//定義全局變量，這兩個(gè)變量需要在子函數(shù)中使用 
void quicksort(int left,int right) 
{ int i,j,t,temp; if(left>right) return; temp=a[left]; //temp中存的就是基準(zhǔn)數(shù) i=left; j=right; while(i!=j) { //順序很重要，要先從右邊開(kāi)始找 while(a[j]>=temp && i<j) j--; //再找右邊的 while(a[i]<=temp && i<j) i++; //交換兩個(gè)數(shù)在數(shù)組中的位置 if(i<j) { t=a[i]; a[i]=a[j]; a[j]=t; } } //最終將基準(zhǔn)數(shù)歸位 a[left]=a[i]; a[i]=temp; quicksort(left,i-1);//繼續(xù)處理左邊的，這里是一個(gè)遞歸的過(guò)程 quicksort(i+1,right);//繼續(xù)處理右邊的 ，這里是一個(gè)遞歸的過(guò)程 
} 
int main() 
{ int i,j,t; //讀入數(shù)據(jù) scanf("%d",&n); for(i=1;i<=n;i++) scanf("%d",&a[i]); quicksort(1,n); //快速排序調(diào)用 //輸出排序后的結(jié)果 for(i=1;i<=n;i++) printf("%d ",a[i]); getchar();getchar(); return 0; 
} 

Java 快速排序?qū)崿F(xiàn)

package com.bjsxt.study;/*** Created by Albert on 2017/6/6.*/
public class QuickSort {public static void main(String[] args) {int[] testArray = { 3,12,43,23,7,1,2,0 };quickSort(testArray);for (int i = 0 ;i<testArray.length;i++){System.out.print (testArray[i]+",");}}public static void quickSort(int[] array){if(array != null){quickSort(array, 0, array.length-1);}}private static void quickSort(int[] array,int beg,int end){if(beg >= end || array == null)return;int p = partition(array, beg, end);quickSort(array, beg, p-1);quickSort(array, p+1, end);}private static int partition(int[] array, int beg, int end) {int first = array[beg];int i = beg, j = end;while (i < j) {while (array[i] <= first && i < end) {i++;}while (array[j] > first && j >= beg) {j--;}if (i < j) {array[i] = array[i] ^ array[j];array[j] = array[i] ^ array[j];array[i] = array[i] ^ array[j];}}if (j != beg) {array[j] = array[beg] ^ array[j];array[beg] = array[beg] ^ array[j];array[j] = array[beg] ^ array[j];}return j;}
}

Scala 快速排序?qū)崿F(xiàn)

package com.bjsxt.study/*** Created by Albert on 2017/6/6.*/
object T10QuickSort {def quickSort(list: List[Int]): List[Int] = {list match {case Nil => Nilcase List() => List()case head :: tail =>val (left, right) = tail.partition(_ < head)quickSort(left) ::: head :: quickSort(right)}}def main(args: Array[String]) {val list = List(3, 12, 43, 23, 7, 1, 2, 0)println(quickSort(list))}
}

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