图文演示 快速排序 - 挖坑法

分治+挖坑法

何谓挖坑法？我们来看一看详细过程。

给定原始数列如下，要求从小到大排序：

首先，我们选定基准元素Pivot，并记住这个位置index，这个位置相当于一个“坑”。并且设置两个指针left和right，指向数列的最左和最右两个元素：

接下来，从right指针开始，把指针所指向的元素和基准元素做比较。如果比pivot大，则right指针向左移动；如果比pivot小，则把right所指向的元素填入坑中。

在当前数列中，1<4，所以把1填入基准元素所在位置，也就是坑的位置。这时候，元素1本来所在的位置成为了新的坑。同时，left向右移动一位。

此时，left左边绿色的区域代表着小于基准元素的区域。

接下来，我们切换到left指针进行比较。如果left指向的元素小于pivot，则left指针向右移动；如果元素大于pivot，则把left指向的元素填入坑中。

在当前数列中，7>4，所以把7填入index的位置。这时候元素7本来的位置成为了新的坑。同时，right向左移动一位。

此时，right右边橙色的区域代表着大于基准元素的区域。

下面按照刚才的思路继续排序：

8>4，元素位置不变，right左移

2<4，用2来填坑，left右移，切换到left。

6>4，用6来填坑，right左移，切换到right。

3<4，用3来填坑，left右移，切换到left。

5>4，用5来填坑，right左移。这时候left和right重合在了同一位置。

这时候，把之前的pivot元素，也就是4放到index的位置。此时数列左边的元素都小于4，数列右边的元素都大于4，这一轮交换终告结束。

代码实现：

public class Test09 {

    private static void printArr(int[] arr) {
        for (int anArr : arr) {
            System.out.print(anArr + " ");
        }
    }

    private static int partition(int[] arr, int left, int right) {
        int temp = arr[left];
        while (right > left) {
            // 先判断基准数和后面的数依次比较
            while (temp <= arr[right] && left < right) {
                --right;
            }
            // 当基准数大于了 arr[right]，则填坑
            if (left < right) {
                arr[left] = arr[right];
                ++left;
            }
            // 现在是 arr[right] 需要填坑了
            while (temp >= arr[left] && left < right) {
                ++left;
            }
            if (left < right) {
                arr[right] = arr[left];
                --right;
            }
        }
        arr[left] = temp;
        return left;
    }

    private static void quickSort(int[] arr, int left, int right) {
        if (arr == null || left >= right || arr.length <= 1)
            return;
        int mid = partition(arr, left, right);
        quickSort(arr, left, mid);
        quickSort(arr, mid + 1, right);
    }


    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {6, 4, 3, 2, 7, 9, 1, 8, 5};
        quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
        printArr(arr);
    }
}