快速排序(lomuto 和 Hoare)

  1. lomuto。易于理解
  2. Hoare。比较绕,效率比 lomuto 高。

lomuto

  • 对于 [left, right] 区间,选取 left 作为基准点,将 [left+1...right] 区间分为三部分:1. 小堆(元素 < pivot) 2. 大堆(元素 >= pivot) 3. 乱堆(还未访问的元素)
  • 使用两个指针:1. lBound 指向小堆末尾元素 2. rBound 指向大堆末尾
static void quickSort(int[] nums, int left, int right) {

    // base case
    if (left >= right) return;

    // partition
    int pivot = nums[left]; // 轴心值
    int lBound = left;  // 指向小堆最后一个元素,等于 left 说明小堆为空
    int rBound = left + 1;

    // rBound 作为探子探索“乱堆”
    while (rBound <= right) {
        if (nums[rBound] >= pivot) {
            // 找到大元素,放入大堆
            rBound++;
        } else {
            // 找到小元素,放入小堆(将该元素与大堆第一个元素进行交换)
            swap(nums, ++lBound, rBound++);
        }
    }
    swap(nums, left, lBound); // 将小堆最后一个元素与 pivot 交换

    // System.out.println("[" + left + ", " + right + "] " + Arrays.toString(nums));

    // recursion
    quickSort(nums, left, lBound);
    quickSort(nums, lBound + 1, right);
}

Hoare

static void process(int[] nums, int left, int right) {
    if (left >= right) return;
    int pivot = nums[right]; // 右边界上的值作为“轴心”
    int i = left, j = right - 1;
    while (true) {
        while (i < right && nums[i] <= pivot) i++;
        while (left <= j && nums[j] > pivot) j--;
        if (i > j) break;
        swap(nums, i, j);
    }
    swap(nums, i, right);
    process(nums, left, i - 1);
    process(nums, i, right);
}

参考:

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