快速排序（Quicksort）是对冒泡排序的一种改进。它的基本思想是：通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小，然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。快速排序不稳定，O(log(n))的额外空间，时间复杂度为O(nlog(n))，不是自适应的。
快速排序(Quicksort)有几个值得一提的变种算法，这里进行一些简要介绍：
随机化快排：快速排序的最坏情况基于每次划分对主元的选择。基本的快速排序选取第一个元素作为主元。这样在数组已经有序的情况下，每次划分将得到最坏的结果。一种比较常见的优化方法是随机化算法，即随机选取一个元素作为主元。这种情况下虽然最坏情况仍然是O(n^2)，但最坏情况不再依赖于输入数据，而是由于随机函数取值不佳。实际上，随机化快速排序得到理论最坏情况的可能性仅为1/(2^n)。所以随机化快速排序可以对于绝大多数输入数据达到O(nlogn)的期望时间复杂度。一位前辈做出了一个精辟的总结：“随机化快速排序可以满足一个人一辈子的人品需求。”
随机化快速排序的唯一缺点在于，一旦输入数据中有很多的相同数据，随机化的效果将直接减弱。对于极限情况，即对于n个相同的数排序，随机化快速排序的时间复杂度将毫无疑问的降低到O(n^2)。解决方法是用一种方法进行扫描，使没有交换的情况下主元保留在原位置。
平衡快排（Balanced Quicksort）：每次尽可能地选择一个能够代表中值的元素作为关键数据，然后遵循普通快排的原则进行比较、替换和递归。通常来说，选择这个数据的方法是取开头、结尾、中间3个数据，通过比较选出其中的中值。取这3个值的好处是在实际问题（例如信息学竞赛……）中，出现近似顺序数据或逆序数据的概率较大，此时中间数据必然成为中值，而也是事实上的近似中值。万一遇到正好中间大两边小（或反之）的数据，取的值都接近最值，那么由于至少能将两部分分开，实际效率也会有2倍左右的增加，而且利于将数据略微打乱，破坏退化的结构。
外部快排（External Quicksort）：与普通快排不同的是，关键数据是一段buffer，首先将之前和之后的M/2个元素读入buffer并对该buffer中的这些元素进行排序，然后从被排序数组的开头（或者结尾）读入下一个元素，假如这个元素小于buffer中最小的元素，把它写到最开头的空位上；假如这个元素大于buffer中最大的元素，则写到最后的空位上；否则把buffer中最大或者最小的元素写入数组，并把这个元素放在buffer里。保持最大值低于这些关键数据，最小值高于这些关键数据，从而避免对已经有序的中间的数据进行重排。完成后，数组的中间空位必然空出，把这个buffer写入数组中间空位。然后递归地对外部更小的部分，循环地对其他部分进行排序。
三路基数快排（Three-way Radix Quicksort，也称作Multikey Quicksort、Multi-key Quicksort）：结合了基数排序（radix sort，如一般的字符串比较排序就是基数排序）和快排的特点，是字符串排序中比较高效的算法。该算法被排序数组的元素具有一个特点，即multikey，如一个字符串，每个字母可以看作是一个key。算法每次在被排序数组中任意选择一个元素作为关键数据，首先仅考虑这个元素的第一个key（字母），然后把其他元素通过key的比较分成小于、等于、大于关键数据的三个部分。然后递归地基于这一个key位置对“小于”和“大于”部分进行排序，基于下一个key对“等于”部分进行排序。
代码实现：
- public class QuickSort {
- public static void sort(Comparable[] data, int low, int high) {
- // 枢纽元,一般以第一个元素为基准进行划分
- int i = low;
- int j = high;
- if (low < high) {
- // 从数组两端交替地向中间扫描
- Comparable pivotKey = data[low];
- // 进行扫描的指针i,j;i从左边开始,j从右边开始
- while (i < j) {
- while (i < j && data[j].compareTo(pivotKey) > 0) {
- j--;
- }// end while
- if (i < j) {
- // 比枢纽元素小的移动到左边
- data[i] = data[j];
- i++;
- }// end if
- while (i < j && data[i].compareTo(pivotKey) < 0) {
- i++;
- }// end while
- if (i < j) {
- // 比枢纽元素大的移动到右边
- data[j] = data[i];
- j--;
- }// end if
- }// end while
- // 枢纽元素移动到正确位置
- data[i] = pivotKey;
- // 前半个子表递归排序
- sort(data, low, i - 1);
- // 后半个子表递归排序
- sort(data, i + 1, high);
- }// end if
- }// end sort
- public static void main(String[] args) {
- // 在JDK1.5版本以上,基本数据类型可以自动装箱
- // int,double等基本类型的包装类已实现了Comparable接口
- Comparable[] c = { 4, 9, 23, 1, 45, 27, 5, 2 };
- sort(c, 0, c.length - 1);
- for (Comparable data : c) {
- System.out.println(data);
- }
- }
- }
快速排序是目前使用的最广泛的排序算法了，快速排序的核心在于分割算法，也可以说是最有技巧的部分。希望通过本文的介绍，能给你带来帮助。
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