快速排序之单轴快排实现

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快速排序使用的是分治思想，将原问题分成若干个子问题进行递归解决。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。

单轴快排（SinglePivotQuickSort）

单轴快速排序是快速排序最简单的实现。

步骤如下：

如果待排序的数组项数为0或1，直接返回。(递归出口)
在待排序的数组中任选一个元素，作为中心点(pivot)。
将小于pivot的元素，大于pivot的元素划分为开来。也就是将小于中心点的元素放在中心点前面，大于中心点的元素放在中心点后面。
对前面小于pivot的元素进行快速排序，对大于pivot的元素进行快速排序。
如何将大于pivot和小于pivot的元素进行划分是实现快速排序的关键

元素划分的方式
两端扫描交换方式

注意 ：i 与 j 必须交错，如果两者相遇之后就停止比较，那相遇点所在的元素就没有和中心点进行比较。

/**
 * 双端扫描交换 Double-End Scan and Swap
 *
 * @param items
 *            待排序数组
 */
public void deScanSwapSort(int[] items) {
    deScanSwapSort(items, 0, items.length - 1);
}

public void deScanSwapSort(int[] items, int start, int end) {
    if (start < end) {
        int pivot = items[start];

        int i = start + 1, j = end;
        while (i <= j) {
            while (i <= j && items[i] < pivot)
                i++;
            while (i <= j && items[j] >= pivot)
                j--;
            if (i <= j) {
                swap(items, i, j);
            }
        }
        swap(items, start, j);// 将中心点交换到中间。
        deScanSwapSort(items, start, j - 1);// 中心点左半部分递归
        deScanSwapSort(items, j + 1, end);// 中心点右半部分递归
    }
}

private void swap(int[] items, int i, int j) {
    int tmp = items[i];
    items[i] = items[j];
    items[j] = tmp;
}

单向扫描划分方式
前面的i，j标记都是相向而行，i标记负责找比pivot大的元素，j标记负责比pivot小的元素。下面要说的这种实现方式中思想与前两者不太一样：

初始时，i=start，j=start+1；j 负责扫描整个序列。

扫描过程中始终保持：序列中start+1~ i 是小于pivot；i+1~ j 是大于pivot的。

为了保持2的特性，j扫描时遇到小于pivot的元素，i++，并将i元素与j元素进行交换，然后扫描下一个元素；

遇到大于pivot的元素，直接扫描下一个元素。

整个序列扫描完成后，将第一个元素pivot与小于pivot的元素的最后一个进行交换。

示例过程图如下：

实现代码：

/**
 * 单向扫描划分方式
 *
 * @param items
 *            待排序数组
 */
public void forwardScanSort(int[] items) {
    forwardScanSort(items, 0, items.length - 1);
}

public void forwardScanSort(int[] items, int start, int end) {
    if (start < end) {
        int pivot = items[start];
        int i = start, j = start + 1;
        while (j <= end) {
            if (items[j] < pivot) {
                i++;
                swap(items, i, j);
            }
            j++;
        }
        swap(items, start, i);
        forwardScanSort(items, start, i - 1);
        forwardScanSort(items, i + 1, end);
    }
}

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来源：CSDN

作者：渺小

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