前言

快速排序应该是排序中最出名的算法了，也可能是应用最广泛的排序算法了。他之所以流行，是因为实现简单，同时适用于各种数据，且一般比其他排序算法要快。

快排原理

快排是对冒泡排序的一种改进，它之所以快是因为一次交换能改变多个逆序对，而冒泡排序只能改变一个逆序对。

而快排的基本思想即是：通过一趟排序将欲排序的数据分割成两部分，其中一部分数据比另一部分所有数据都要小。接着继续对这两部分数据进行快速排序。则是分治思想的体现。

下面我们用图例来看看一趟排序

此过程如下：

1. 选定数组a[lo]作为切分元素，同时令i = lo, j = hi，即对应lo、hi位置
2. i指针从左向右扫描，遇见>v的数时暂停；j指针从右向左扫描，遇见<v的数时暂停。i、j指针指向数字交换；重复2流程，直至i >= j。
3. 当2流程结束时，此时j指向小于切分元素的数字，进行交换。此时切分元素已位于最终位置，切分元素左侧元素均小于切分元素，右侧元素均大于切分元素
4. 对却分后的子数组重复上述流程：sort(array, lo, j - 1);sort(array, j + 1, hi)。直至递归结束

代码实现

核心代码sort与partition，sort用于递归调用，partition用于切分

  sort(array, lo, hi) {
    if(hi <= lo ){
      return ;
    }
    const j = this.partition(array, lo, hi);
    this.sort(array, lo, j - 1);
    this.sort(array, j + 1, hi);
  }
  partition(array, lo, hi){
    let i = lo;
    let j = hi + 1;
    const ele = array[lo];//切分元素
    while(true){
      while(this.less(array[++i], ele)){//左向右扫描
        if(i === hi){
          break;
        }
      }
      while(this.less(ele, array[--j])){//右向左扫描
        if(j === lo){
          break;
        }
      }
      if(i >= j){
        break;
      }
      this.exch(array, i ,j);//左右元素交换
    }
    this.exch(array, lo, j);//切分元素交换
    return j;
  }

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性能特点

主要优点：

• 实现简单
• 一般情况下比其他排序算法快得多
• 长度为N的数组排序时间为NlgN
• 内循环比大多数排序算法都要短小

主要缺点：

• 脆弱，在切分不平衡时可能导致极低的性能。比如倒序变升序

总结

以上的快排是最基础的版本。针对不同的场景，其实还有很多的改进空间使得性能提升，比如：

• 对于小数组可在快排中切换至插入排序
• 对于含有大量重复元素的数组，比如生日、性别，可将数组切分为三部分，分别对应小于、等于、大于切分元素的数组元素

以上内容也主要是学习于《算法（第4版）》一书中，感兴趣的同学可以查阅。

参考资料

《算法（第4版）》
快速排序算法详解（原理、实现和时间复杂度）