100道面试必会算法-03-快速排序

快速排序

给你一个整数数组 nums，请你将该数组升序排列。

示例 1：

输入：nums = [5,2,3,1]
输出：[1,2,3,5]

示例 2：

输入：nums = [5,1,1,2,0,0]
输出：[0,0,1,1,2,5]

快排思路

选择主元（pivot）：从待排序的数组中选择一个元素作为主元。选择主元的方式可以是任意的，常见的方式包括选择第一个元素、最后一个元素、中间元素，或者随机选择一个元素。
分区（Partitioning）：将数组分割成两个子数组，使得左边的子数组中的元素都小于或等于主元，右边的子数组中的元素都大于主元。在分区过程中，需要维护两个指针，一个指针用于遍历数组，另一个指针用于指示当前已确定小于主元的元素的位置。
递归排序子数组：递归地对左右两个子数组进行快速排序。

合并结果：由于快速排序是原地排序算法，排序完成后，数组已经被分成了小于主元和大于主元的两部分，不需要额外的合并操作。

本人书写残血版（由于固定选取最后一个元素作为主元素，LeetCode排序发生超时）

import java.util.Arrays;public class Main {// 快速排序算法public static void quicksort(int arr[], int left, int right) {if (left < right) {int prove = arr[right]; // 选择最后一个元素作为主元int i = left - 1; // 初始化指针 ifor (int j = left; j < right; j++) {if (arr[j] < prove) {i++;int temp = arr[j];arr[j] = arr[i];arr[i] = temp; // 交换元素}}arr[right] = arr[++i]; // 将主元放置到正确的位置arr[i] = prove;// 递归排序左侧子数组和右侧子数组quicksort(arr, left, i - 1);quicksort(arr, i + 1, right);}}public static void main(String[] args) {int a[] = {9, 3, 6, 5, 2, 1, 88, 74, 55, 21, 51, 7};int len = a.length; // 计算数组长度quicksort(a, 0, len - 1); // 调用快速排序算法进行排序// 输出排序后的数组for (int i = 0; i < len; i++) {System.out.print(a[i] + " ");}}
}

官方采用随机选取主元素

class Solution {public int[] sortArray(int[] nums) {randomizedQuicksort(nums, 0, nums.length - 1);return nums;}public void randomizedQuicksort(int[] nums, int l, int r) {if (l < r) {int pos = randomizedPartition(nums, l, r);randomizedQuicksort(nums, l, pos - 1);randomizedQuicksort(nums, pos + 1, r);}}public int randomizedPartition(int[] nums, int l, int r) {int i = new Random().nextInt(r - l + 1) + l; // 随机选一个作为我们的主元swap(nums, r, i);return partition(nums, l, r);}public int partition(int[] nums, int l, int r) {int pivot = nums[r];int i = l - 1;for (int j = l; j <= r - 1; ++j) {if (nums[j] <= pivot) {i = i + 1;swap(nums, i, j);}}swap(nums, i + 1, r);return i + 1;}private void swap(int[] nums, int i, int j) {int temp = nums[i];nums[i] = nums[j];nums[j] = temp;}
}