【java快速排序算法】快速排序（Quick Sort）是一种高效的排序算法，采用分治策略（Divide and Conquer），通过选择一个“基准”元素，将数组分为两部分，一部分比基准小，另一部分比基准大，然后递归地对这两部分进行排序。以下是关于Java中快速排序算法的总结。
一、快速排序算法概述
| 项目 | 内容 |
| 算法类型 | 分治排序算法 |
| 时间复杂度 | 平均 O(n log n)，最坏 O(n²) |
| 空间复杂度 | O(log n)（递归栈） |
| 稳定性 | 不稳定 |
| 是否原地排序 | 是 |
| 适用场景 | 数据量较大，不需要稳定排序 |
二、快速排序原理
1. 选择基准：从数组中选择一个元素作为基准（pivot）。
2. 分区操作：将数组中的所有元素与基准比较，小于基准的放在左边，大于基准的放在右边。
3. 递归排序：对左右两个子数组重复上述过程，直到每个子数组只剩一个元素。
三、Java实现示例
```java
public class QuickSort {
public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
if (low < high) {
int pi = partition(arr, low, high);
quickSort(arr, low, pi - 1);// 排序左半部分
quickSort(arr, pi + 1, high); // 排序右半部分
}
}
private static int partition(int[] arr, int low, int high) {
int pivot = arr[high];// 选取最后一个元素作为基准
int i = low - 1;// 较小元素的索引
for (int j = low; j < high; j++) {
if (arr[j] <= pivot) {
i++;
// 交换元素
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}
}
// 将基准放到正确的位置
int temp = arr[i + 1];
arr[i + 1] = arr[high];
arr[high] = temp;
return i + 1;
}
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {10, 7, 8, 9, 1, 5};
quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
System.out.println("排序后的数组：");
for (int num : arr) {
System.out.print(num + " ");
}
}
}
```
四、快速排序优缺点
| 优点 | 缺点 |
| 平均性能优秀，适合大规模数据 | 最坏情况下性能差（如已排序数组） |
| 原地排序，空间效率高 | 不稳定，无法保证相同元素的相对顺序 |
| 实现简单，易于理解 | 需要合理选择基准以避免最坏情况 |
五、优化建议
- 随机选择基准：避免在已排序数组中出现最坏情况。
- 三数取中法：选取首、中、尾三个元素的中位数作为基准。
- 小数组切换排序方法：当子数组较小时，使用插入排序更高效。
六、总结
快速排序是Java中非常常用的排序算法之一，凭借其高效的平均时间复杂度和较低的空间消耗，在实际开发中应用广泛。虽然它在最坏情况下表现不佳，但通过合理的优化手段可以有效提升其性能。掌握快速排序不仅有助于理解分治思想，也为后续学习其他高级算法打下基础。
