快速排序
前言：在博客写这些文章的目的用于记录所学，怕以后忘了，如果哪里写的不对欢迎指正，谢谢！！
学习目标：掌握快速排序算法的原理和思想
一、前提知识
排序算法概念、时间复杂度。可前往此网址 排序算法学习01_算法基础介绍阅读
二、快速排序介绍
快速排序（英语：Quicksort），属于交换排序的一种。又称分区交换排序（partition-exchange sort），我们一般简称为快排
三、快速排序工作原理
首先了解一下分治法：分治法将问题分解为规模更小的子问题，然后将这些子问题逐个击破，再将已解决的子问题合并，得出母问题的解
快速排序使用分治法策略，首先它要排序多次，但每次排序时并不真正的对每个数进行排序，而是从序列里找一个基准值将序列分成两个部分(子序列)，此时这个基准值需所处在序列“中间”，一边序列放置比基准值小的元素，另一边序列则要比基准值大。
然后把比基准值小\大的部分的序列里再找一个基准值又分成两个部分，重复此逻辑。最终将得到一个排序好的结果
四、快速排序算法设计思路
设计一个快速排序算法，需要思考以下这几点：
- 基准值选择和移动(前面说过，分成俩部分后，比基准值小的在一边，大的在一边)
- 如何让比基准值小的部分和大的部分在基准值两边分开放置
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接下来就是重点了，当采用以下方案时，基准值的选择有两种：第一种：序列最左边元素作为基准值。第二种序列最右边作为基准值
- （还有一种方案是基准值直接选择中间位置的，那就是另一种思路了，这里就不讲了）
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首先，我们就要再引入两个变量：
- 一个为startIndex，该变量用于从序列最左边往右扫描。当要做升序时，扫描时遇到比基准值大，停止
- 一个为endIndex，该变量用于从序列最右边往左扫描。扫描时遇到比基准值小，停止
- 当两次扫描停止时，交换元素
- 当两个指针相遇时，该位置索引上的值与基准值互换
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指针相遇后，则代表某个子序列排序完毕
- 我们此时要做的操作是：从基准值另一边的子序列进行排序，基准值重新选取。
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当子序列元素为1时
- 当进入排序时，发现startIndex和endIndex重合就能结束了，也就是只有一个元素，就可结束了，去判断其他序列
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当所有子序列都排序完毕，最终结果也就出来了
- 从上面思路我们也可以了解到，排序时，都是从大的序列排序，再慢慢到小的序列排序，左边序列排序完毕，排右边，这种分治思想，使用递归可以完美解决
五、过程详解
现在选择第一种，选取序列最左边元素作为基准值，此时进行图解如下
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开始扫描，当选取最左边元素作为基准值时，那么需从最右边开始扫描，取右则相反
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endIndex开始扫：扫到0，比3小，直接停止
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startIndex开始扫：扫2不是，扫到11比3大，停止
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两者扫描停止，互换元素，如下图：
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指针还没相遇，则继续扫，依然是endIndex先开始扫
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第二次扫
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第三次扫
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第四次，指针相遇，与基准值互换
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至此，我们第一轮排序结束，基准值左边的都是小的，右边都是大的
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接下来则排序基准值左边的子序列，你也可以先判断右边的
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执行逻辑都是一样的
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直到什么时候结束捏
- 当某个子序列结束后，
想再往某个基准值的一边排序时，
传值过来发现startIndex和endIndex重合，则表明这个子序列排序完毕
- 当某个子序列结束后，
六、代码实现
对该数列进行递增排序 {3，2，11，5，1，7，9，4，-1，-8，0}
package com.migu.sortingAlgorithm;
import java.util.Arrays;
public class QuickSort {
public static void main(String[] args) {
int array[] = {3,2,11,5,1,7,9,4,-1,-8,0};
//从两端开始往里找
quickSort(array,0,array.length-1);
}
//采用分治思想
public static void quickSort(int [] array,int startIndex,int endIndex){
if(startIndex >= endIndex) return; // 当传入左右索引相遇时，则表明某个序列以排序完毕
int pivotIndex = sort(array, startIndex, endIndex); // sort方法，用于实现排序.并返回一个基准值，用于判断其他范围的序列
quickSort(array,startIndex,pivotIndex-1); // 这是基准值左边的序列
quickSort(array,pivotIndex+1,endIndex); // 这是右边的序列
}
//排序实现
private static int sort(int[] array,int startIndex,int endIndex){
// 定义四个变量: left:某个序列最左边索引，right:某个序列最右边索引。作用就是找大小
// pivot:基准值 temp:辅助交换
int left,right,pivot,temp;
pivot = array[startIndex]; // 该算法需要选某个序列最左/右边的元素为基准值
left = startIndex; // 从某个序列最左边，往右走
right = endIndex; // 从某个序列最右边，往左走
while (true){
// 基准值在左边，那么从右边开始找，当left和right重合时停止扫描
while (array[right] >= pivot && left < right) right--; // 找到小于基准值退出
while (array[left] <= pivot && left < right) left++; // 找到大于基准值退出
//得到一大一小进行交换
temp = array[left];
array[left] = array[right];
array[right] = temp;
if(left >= right) break; // 指针相遇退出循环
}
// 指针相遇，相遇位置的元素和基准值交换
temp = array[startIndex];
array[startIndex] = array[left];
array[left] = temp;
// 返回基准值此时所在的索引，以便排序其他子序列
return left;
}
}
七、时间复杂度
在平均状态下：该算法排序n个项目复杂度为O(n log n)，极端情况下可能会想冒泡排序一样为O(n^2)，一般不可能发生
八、总结
快速排序算法，采用分治法，实现跳跃式的'冒泡排序来对数据进行排序。
理清基准值两边元素是如何放置的，即可轻松掌握快速排序
