快速排序完全指南：原理 + 代码 + 应用场景
一、快速排序简介 🎯
快速排序（Quick Sort）是一种基于分治思想的经典排序算法。它的核心思想是：选择一个基准值（pivot），将数组分为两部分，左边的元素都比基准值小，右边的元素都比基准值大，然后递归地对左右两部分进行相同的操作。
快速排序的时间复杂度为 O(n log n)，在大多数情况下表现非常优秀，因此被广泛应用于各种场景。
二、快速排序的原理
- 选择基准值：通常选择数组的第一个元素或最后一个元素作为基准值。
- 分区操作：将数组中小于基准值的元素放到左边，大于基准值的元素放到右边。
- 递归排序：对左右两部分分别重复上述步骤，直到子数组长度为 1 或 0。
三、代码实现
1. Java 实现
public class QuickSort {
public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
if (low < high) {
int pivotIndex = partition(arr, low, high);
quickSort(arr, low, pivotIndex - 1);
quickSort(arr, pivotIndex + 1, high);
}
}
private static int partition(int[] arr, int low, int high) {
int pivot = arr[high];
int i = low - 1;
for (int j = low; j < high; j++) {
if (arr[j] < pivot) {
i++;
swap(arr, i, j);
}
}
swap(arr, i + 1, high);
return i + 1;
}
private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}
}
2. Python 实现
def quick_sort(arr):
if len(arr) <= 1:
return arr
else:
pivot = arr[0]
less_than_pivot = [x for x in arr[1:] if x <= pivot]
greater_than_pivot = [x for x in arr[1:] if x > pivot]
return quick_sort(less_than_pivot) + [pivot] + quick_sort(greater_than_pivot)
# 示例
print(quick_sort([3, 6, 8, 10, 1, 2, 1]))
四、应用场景设计：电商价格排序
假设你正在开发一个电商网站，用户希望根据商品价格进行升序或降序排序。我们可以使用快速排序来实现这一功能。
1. 场景描述
用户在商品列表页面点击“价格排序”按钮时，系统需要按照价格对商品进行排序，并重新渲染页面。
2. 实现步骤
- 获取商品列表数据（包括商品名称和价格）。
- 使用快速排序对商品价格进行排序。
- 将排序后的结果返回给前端展示。
3. 示例代码
// 商品类定义
public class Product {
private String name;
private double price;
public Product(String name, double price) {
this.name = name;
this.price = price;
}
public double getPrice() {
return price;
}
public String getName() {
return name;
}
}
// 快速排序商品价格
public class ProductSorter {
public static void sortProductsByPrice(List<Product> products) {
quickSort(products, 0, products.size() - 1);
}
private static void quickSort(List<Product> products, int low, int high) {
if (low < high) {
int pivotIndex = partition(products, low, high);
quickSort(products, low, pivotIndex - 1);
quickSort(products, pivotIndex + 1, high);
}
}
private static int partition(List<Product> products, int low, int high) {
double pivot = products.get(high).getPrice();
int i = low - 1;
for (int j = low; j < high; j++) {
if (products.get(j).getPrice() < pivot) {
i++;
swap(products, i, j);
}
}
swap(products, i + 1, high);
return i + 1;
}
private static void swap(List<Product> products, int i, int j) {
Collections.swap(products, i, j);
}
}
// 测试代码
List<Product> productList = new ArrayList<>();
productList.add(new Product("iPhone 14", 7999));
productList.add(new Product("Samsung Galaxy S23", 6999));
productList.add(new Product("Xiaomi 13", 4499));
ProductSorter.sortProductsByPrice(productList);
for (Product product : productList) {
System.out.println(product.getName() + " - " + product.getPrice());
}
五、总结
快速排序作为一种高效的排序算法，在实际开发中有着广泛的应用。无论是简单的数组排序还是复杂的业务场景，掌握快速排序都能让你事半功倍！🌟
