大厂面试常考:快速排序冒泡排序算法

目录

• 一、概念
• 二、基本思想
• 三、算法步骤
• 四、具体示例
• 五、快排代码

基本排序方式详图：

一、概念

快速排序，顾名思义就是一种以效率快为特色的排序算法，快速排序（Quicksort）是对冒泡排序的一种改进。由英国计算机专家:托尼·霍尔（Tony Hoare）在1960年提出。

二、基本思想

从排序数组中找出一个数，可以随机取，也可以取固定位置，一般是取第一个或最后一个，称为基准数。

然后将比基准小的排在左边，比基准大的放到右边；

如何放置呢，就是和基准数进行交换，交换完左边都是比基准小的，右边都是比较基准大的，这样就将一个数组分成了两个子数组，然后再按照同样的方法把子数组再分成更小的子数组，直到不能分解（子数组只有一个值）为止。

以此达到整个数据变成有序序列。

快速排序采用了一种分治的策略，通常称其为分治法(Divide-and-ConquerMethod)，现在各种语言中自带的排序库很多使用的都是快速排序。

空间复杂度

快速排序是一种原地排序，只需要一个很小的栈作为辅助空间，空间复杂度为O(log2n)，所以适合在数据集比较大的时候使用。

时间复杂度

时间复杂度比较复杂，最好的情况是O(n)，最差的情况是O(n2)，所以平时说的O(nlogn)，为其平均时间复杂度。

• O(n)：理想的情况，每次划分所选择的中间数恰好将当前序列几乎等分，经过log2n趟划分，便可得到长度为1的子表。这样，整个算法的时间复杂度为O(nlog2n)。
• O(n2)：最坏的情况，每次所选的中间数是当前序列中的最大或最小元素，这使得每次划分所得的子表中一个为空表，另一子表的长度为原表的长度-1。这样，长度为n的数据表的快速排序需要经过n趟划分，使得整个排序算法的时间复杂度为O(n2)。

三、算法步骤

1.选定一个基准数（一般取第一位数字）作为中心点（Pivot）；

2.将大于Pivot的数字放到Pivot的左边；

3.将小于Pivot的数字放到Pivot的右边；

4.第一次排序结束后，分别对左右子序列继续递归重复前三步操作。

四、具体示例

实例数组：arr[] = {19，97，9，17，1，8}；

1.取出基准数Pivot，以该值为中心轴。

快速排序中的规则：右边有坑，就从左边Arr[L + n]取值来填，反之左边有坑，则从右边Arr[R - n]取值来填；

2.从左边取的基准值，左边的Arr[L]就空出来了，则先从右侧取值来填，从最右侧下标开始，在Arr[R] 取到第一个值“8”；

3.将取到的Arr[R]与基准值比较，发现小于基准值，则插入到Arr[R]，占到了基准值Pivot的位置上。

4.然后从Arr[L+1]的位置取出值，继续向右匹配并排序，将匹配到的值（匹配规则如下）插入到右侧Arr[R]的空位置上；

匹配规则：大于基准值的插入到Arr[R]，如果小于，则直接忽略并跳过，继续向右取值，直到坐标L和坐标R重合。

5.发现取出的值大于Pivot（基准值），则将其插入到Arr[R]。

6.左边有坑，从右边Arr[R-1]继续匹配，Arr[R-1] = 1，小于基准值，则插入到Arr[L]的坑中；

7.右边有坑了，继续从左边取值继续匹配，则取到Arr[L+1] = 9,小于基准值，则忽略并跳过，继续找Arr[L + 1]继续匹配。

8.继续从左边坐标 + 1 取值继续匹配，则取到Arr[L] = 17，又小于基准值，则忽略并跳过，继续找Arr[L + 1]继续匹配。

9.最后L坐标和R坐标重合了，将Pivot基准值填入

10.至此，快速排序第一轮完整流程结束，分出了左右子序列，左边都是小于Pivot基准值的，右边都是大于Pivot基准值的。

11.继续对左、右子序列递归进行处理，一直缩小到左、右都是一个值，则快速排序结束，最终得出顺序数组{1,8,9,17,19,97}；中间递归流程这里不再赘述。

五、快排代码

@java代码

package com.softsec.demo;

/**
 * Created with IDEA
 *
 * @Author Chensj
 * @Date 2020/5/17 19:04
 * @Description
 * @Version 1.0
 */
public class quickSortDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建测试数组
        int[] arr = new int[]{19,97,9,17,1,8};
        System.out.println("排序前：");
        showArray(arr); // 打印数组
        // 调用快排接口
        quickSort(arr);
        System.out.println("\n" + "排序后：");
        showArray(arr);// 打印数组
    }

    /**
     * 快速排序
     * @param array
     */
    public static void quickSort(int[] array) {
        int len;
        if(array == null
                || (len = array.length) == 0
                || len == 1) {
            return ;
        }
        sort(array, 0, len - 1);
    }

    /**
     * 快排核心算法，递归实现
     * @param array
     * @param left
     * @param right
     */
    public static void sort(int[] array, int left, int right) {
        if(left > right) {
            return;
        }
        // base中存放基准数
        int base = array[left];
        int i = left, j = right;
        while(i != j) {
            // 顺序很重要，先从右边开始往左找，直到找到比base值小的数
            while(array[j] >= base && i < j) {
                j--;
            }

            // 再从左往右边找，直到找到比base值大的数
            while(array[i] <= base && i < j) {
                i++;
            }

            // 上面的循环结束表示找到了位置或者(i>=j)了，交换两个数在数组中的位置
            if(i < j) {
                int tmp = array[i];
                array[i] = array[j];
                array[j] = tmp;
            }
        }

        // 将基准数放到中间的位置（基准数归位）
        array[left] = array[i];
        array[i] = base;

        // 递归，继续向基准的左右两边执行和上面同样的操作
        // i的索引处为上面已确定好的基准值的位置，无需再处理
        sort(array, left, i - 1);
        sort(array, i + 1, right);
    }

    /**
     * 数组打印
     * @param num
     */
    private static void showArray(int[] num) {
        for (int i = 0; i < num.length; i++) {
            System.out.print(num[i] + " ");
        }
    }
}

返回结果：

排序前：
19 97 9 17 1 8
排序后：
1 8 9 17 19 97
Process finished with exit code 0

@python代码

#快速排序 传入列表、开始位置和结束位置
def quick_sort( li , start , end ):
    # 如果start和end碰头了，说明要我排的这个子数列就剩下一个数了，就不用排序了
    if not start < end :
        return

    mid = li[start] #拿出第一个数当作基准数mid
    low = start   #low来标记左侧从基准数始找比mid大的数的位置
    high = end  #high来标记右侧end向左找比mid小的数的位置

    # 我们要进行循环，只要low和high没有碰头就一直进行,当low和high相等说明碰头了
    while low < high :
        #从high开始向左，找到第一个比mid小或者等于mid的数，标记位置,（如果high的数比mid大，我们就左移high）
        # 并且我们要确定找到之前，如果low和high碰头了，也不找了
        while low < high and li[high] > mid :
            high -= 1
        #跳出while后，high所在的下标就是找到的右侧比mid小的数
        #把找到的数放到左侧的空位 low 标记了这个空位
        li[low] = li[high]
        # 从low开始向右，找到第一个比mid大的数，标记位置,（如果low的数小于等于mid，我们就右移low）
        # 并且我们要确定找到之前，如果low和high碰头了，也不找了
        while low < high and li[low] <= mid :
            low += 1
        #跳出while循环后low所在的下标就是左侧比mid大的数所在位置
        # 我们把找到的数放在右侧空位上，high标记了这个空位
        li[high] = li[low]
        #以上我们完成了一次 从右侧找到一个小数移到左侧，从左侧找到一个大数移动到右侧
    #当这个while跳出来之后相当于low和high碰头了，我们把mid所在位置放在这个空位
    li[low] = mid
    #这个时候mid左侧看的数都比mid小，mid右侧的数都比mid大

    #然后我们对mid左侧所有数进行上述的排序
    quick_sort( li , start, low-1 )
    #我们mid右侧所有数进行上述排序
    quick_sort( li , low +1 , end )

#入口函数
if __name__ == '__main__':
    li = [19,97,9,17,1,8]
    quick_sort(li , 0 , len(li) -1 )
    print(li)

快速排序是当前最为流行的排序算法之一，各大公司面试中频频出现，希望通过这篇文章，让你对快速排序知识点有一定的了解，在日后面试或各种考试中对你有所帮助,希望大家以后多多支持我们！