Java快速排序和归并排序详解

快速排序

概述

快速排序算法借鉴的是二叉树前序遍历的思想，最终对数组进行排序。

优点：

对于数据量比较大的数组排序，由于采用的具有二叉树二分的思想，故排序速度比较快

局限

只适用于顺序存储结构的数据排序（数组 ，ArrayList等），不适用于链式的数据结构

算法实现思路

一.将目标数组转化为这样一个数组。数组中的某个位置左边的所有数据都比该位置的数据小，该位置右边的数据都比该位置数据大。

实现思路：

1.取出数组第0个数据

 

 

2.从数组最右边开始遍历，如果遍历位置的数据比第0个位置的数据小，将该位置的数据赋值给左边指针停留下的位置。

 

3.改变遍历方向，从左边开始开始遍历，如果发现左边的数据比第0个位置的数据大，将该位置的数据赋值给2步骤停留下来的位置，并变换方向。

 

4.循环2、3步骤直到左右遍历到的下标重合
5.将取出的第0个位置的值赋值给循环结束后左右指针停留下的位置

二. 借鉴前序遍历的思路，递归，最终完成排序。

代码实现

private void quickSort(int[] array, int start, int end) {
        if (start >= end) {
            return;
        }
        int key = array[start];
        int left = start;
        int right = end;
        boolean direction = true;
        L1:
        while (left < right) {
            if (direction) {
                for (int i = right; i > left; i--) {
                    if (array[i] < key) {
                        array[left++] = array[i];
                        right = i;
                        direction = !direction;
                        continue L1;
                    }
                }
                right = left;
            } else {
                for (int i = left; i < right; i++) {
                    if (array[i] > key) {
                        array[right--] = array[i];
                        left = i;
                        direction = !direction;
                        continue L1;
                    }
                }
                left = right;
            }
        }
        array[left] = key;
        quickSort(array, start, left - 1);
        quickSort(array, left + 1, end);

    }

结果测试

 @Test
    public void testQuickSort() {
        int[] array = new int[]{1, 3, 4, 10, 2, 5, 6, 9, 7, 8};
        quickSort(array, 0, array.length - 1);
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.println(array[i]);
        }
    }

结果打印

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归并排序

概述

归并排序与快速排序相同，同样是借鉴二叉树的思想，时间复杂度O(n),与快速排序一样是大量数据排序的最优方式之一。

思路分析

归并排序是将目标数组分成左右两个数组，左右两个数组必须是有序的，然后对这两个数组合并从而实现排序。对于任意的数组都可以将所有的数据分成若干个数组，每个数组中都只有一个元素，然后两两合并。（因此，归并排序的内存开销会比快速排序多）

代码实现

  private void mergeSort(int[] array, int left, int right) {
        if (left >= right) {
            return;
        }
        int mid = (left + right) >> 1;
        mergeSort(array, left, mid);
        mergeSort(array, mid + 1, right);
        merge(array, left, mid + 1, right);
    }

    private void merge(int[] array, int left, int mid, int right) {
        int leftSize = mid - left;
        int rightSize = right - mid + 1;
        int[] leftArray = new int[leftSize];
        int[] rightArray = new int[rightSize];
        System.arraycopy(array, left, leftArray, 0, leftSize);
        System.arraycopy(array, mid, rightArray, 0, rightSize);
        int index=left;
        int leftIndex = 0;
        int rightIndex = 0;
        while (leftIndex<leftSize&&rightIndex<rightSize){
            if(leftArray[leftIndex]<rightArray[rightIndex]){
                array[index++] = leftArray[leftIndex++];
            }else {
                array[index++] = rightArray[rightIndex++];
            }
        }
        while (leftIndex<leftSize){
            array[index++] = leftArray[leftIndex++];
        }
        while (rightIndex<rightSize){
            array[index++] = rightArray[rightIndex++];
        }
    }

测试代码

 @Test
    public void testMergeSort() {
        int[] array = new int[]{1, 3, 4, 10, 2, 5, 6, 9, 7, 8};
        mergeSort(array, 0, array.length - 1);
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.println(array[i]);
        }
    }

结果打印

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