快速排序（含hoare版本、挖坑版本和前后指针版本）

2.快速排序
快速排序是Hoare于1962年提出的一种二叉树结构的交换排序方法，其基本思想为：任取待排序元素序列中的某元素作为基准值，按照该排序码将待排序集合分割成两子序列，左子序列中所有元素均小于基准值，右子序列中所有元素均大于基准值，然后最左右子序列重复该过程，直到所有元素都排列在相应位置上为止。

2.1：思路1：（hoare版本）：
定义一个左右下标，然后让左边的值等于key，让右边的下标先移动，找到比key小的值，然后左边的在下标移动找到比
key大的值，然后两个值进行交换，最后两个下标相遇的地方那个值一定比key小，然后与key交换就完成了依次循环，然后对key左区间和右区间进行重复上述操作（递归)

 

注：
左边左key，右边先走，相遇点一定比key小
情况一：右边先走，找到了小，左边再走，左边没找到大，然后两个相遇，相遇点一定比key小
情况二：右边先走，然后找小，没有找到，然后相遇左边，要么就是key，要么就是上一次交换的比key小的值
依次类推：右边左key，那么左边先走

测试horea版本

horea版本代码

快速排序
1.思路1：（hoare版本）：
定义一个左右下标，然后让左边的值等于key，让右边的下标先移动，找到比key小的值，然后左边的在下标移动找到比key大的值，然后两个值进行交换，最后两个下标相遇的地方那个值一定比key小，然后与key交换就完成了依次循环，然后对key左区间和右区间进行重复上述操作（递归)

 

hoare版本的快速排序最坏的情况是逆序或者顺序（这种情况下建立栈帧会发生栈溢出）

可以以下优化(随机选key)
优化思路：随机产生一个中间位置的数，然后加上它的做下标left得到这个数，然后和left进行交换，使得left还是作为key，但是key的值变了

代码如下：（随机选key）

 

 

思路2：(挖坑法)
先将左边第一个数取出保存为key，形成一个坑位，然后右边先开始移动找比key小的数，然后把它往左边的坑位填，然后坑位变成右边的那个下标，然后左边在找比key大的数，然后进行坑位和数字交换，依次类推，到最后相遇的位置
注：把key填入坑位，并且他们相遇点一定是坑

测试挖坑法版本

挖坑版本代码： 

 

思路3：(前后指针版本)【最优】
给定两个指针prev和cur
1、cur找到比key小的值，++prev，cur和prev位置的值交换，++cur
2、cur找到比key大的值，++cur
3.最后把prev上的值和key交换位置
说明：
1、prev要么紧跟着cur(prev下一个就是cur)
2、prev跟cur中间间隔着比key大的一段值区间

 

测试前后指针法版本

前后指针法版本代码

 

2.2快速排序的特性总结： 
1. 快速排序整体的综合性能和使用场景都是比较好的，所以才敢叫快速排序
2. 时间复杂度：O(N * logN)

3. 空间复杂度：O(logN)
4. 稳定性：不稳定