快速排序（Quick Sort）是一种高效的排序算法，它使用分治法（Divide and Conquer）策略来把一个序列分为较小和较大的两个子序列，然后递归地排序两个子序列。
快速排序算法的基本思想：
-
选择基准值（Pivot）：从数列中挑出一个元素，称为“基准”（pivot）。
-
分区操作：重新排序数列，所有比基准值小的元素摆放在基准前面，所有比基准值大的元素摆放在基准的后面（相同的数可以到任一边）。在这个分区退出之后，该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区（partition）操作。
-
递归排序子序列：递归地将小于基准值元素的子序列和大于基准值元素的子序列排序。
快速排序的步骤：
-
选择基准：可以选择第一个元素、最后一个元素、中间元素或者随机元素作为基准。
-
分区：设置两个指针，一个从左向右扫描（称为
i），一个从右向左扫描（称为j）。左指针i向右移动直到找到一个比基准大的元素，右指针j向左移动直到找到一个比基准小的元素。如果i<j，交换这两个元素。重复这个过程直到i>=j。 -
交换基准：将基准值放到最终位置（即
i和j相遇的位置）。 -
递归排序：递归地对基准值左右两侧的子序列进行快速排序。
Java实现快速排序的示例代码：
public class QuickSort {public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {if (low < high) {// pi是分区操作后基准值的正确位置int pi = partition(arr, low, high);// 分别对左右两半部分进行快速排序quickSort(arr, low, pi - 1);quickSort(arr, pi + 1, high);}}private static int partition(int[] arr, int low, int high) {int pivot = arr[high]; // 选择最后一个元素作为基准int i = (low - 1); // 小于区的边界for (int j = low; j < high; j++) {// 如果当前元素小于或等于pivotif (arr[j] <= pivot) {i++;// 交换arr[i]和arr[j]int temp = arr[i];arr[i] = arr[j];arr[j] = temp;}}// 将pivot放到中间位置int temp = arr[i + 1];arr[i + 1] = arr[high];arr[high] = temp;return i + 1; // 返回pivot的正确位置}public static void main(String args[]) {int[] arr = {10, 7, 8, 9, 1, 5};quickSort(arr, 0, arr.length - 1);System.out.println("Sorted array: ");for (int num : arr) {System.out.print(num + " ");}}
}复杂度分析：
-
时间复杂度：平均情况下为O(n log n)，最坏情况下为O(n^2)（例如，当输入数组已经有序或接近有序时）。可以通过随机选择pivot或使用“三数取中法”等方法来优化性能。
-
空间复杂度：由于快速排序是递归实现的，其空间复杂度在最坏情况下为O(n)（递归栈的深度）。可以通过非递归方式（迭代方式）实现来降低空间复杂度。
通过上述步骤和示例代码，你可以在Java中实现快速排序算法。
