Java快速排序的代码优化

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作者
筋斗云
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在Java中,实现快速排序算法的一个常见方法是递归。为了优化这段代码,我们可以使用以下策略:

  1. 选择更好的基准值(pivot):使用三数取中法或者随机选择基准值,这样可以减少不平衡分区的可能性,从而提高算法的性能。
  2. 尾递归优化:在递归调用时,先处理较小的分区,这样可以减少递归栈的深度,从而减少内存消耗。
  3. 当分区大小小于某个阈值时,使用简单的排序算法(如插入排序)处理分区,这样可以提高小规模数据集的处理速度。

下面是一个优化后的Java快速排序实现:

public class QuickSort {     private static final int INSERTION_SORT_THRESHOLD = 47;      public static void quickSort(int[] arr) {         if (arr == null || arr.length <= 1) {             return;         }         quickSort(arr, 0, arr.length - 1);     }      private static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {         while (low< high) {             if (high - low + 1 <= INSERTION_SORT_THRESHOLD) {                 insertionSort(arr, low, high);                 break;             }             int pivotIndex = partition(arr, low, high);             if (pivotIndex - low< high - pivotIndex) {                 quickSort(arr, low, pivotIndex - 1);                 low = pivotIndex + 1;             } else {                 quickSort(arr, pivotIndex + 1, high);                 high = pivotIndex - 1;             }         }     }      private static int partition(int[] arr, int low, int high) {         int mid = low + (high - low) / 2;         int pivot = medianOfThree(arr, low, mid, high);         swap(arr, pivot, high);         int i = low - 1;         for (int j = low; j< high; j++) {             if (arr[j] <= arr[high]) {                 i++;                 swap(arr, i, j);             }         }         swap(arr, i + 1, high);         return i + 1;     }      private static int medianOfThree(int[] arr, int low, int mid, int high) {         if (arr[low] > arr[mid]) {             swap(arr, low, mid);         }         if (arr[low] > arr[high]) {             swap(arr, low, high);         }         if (arr[mid] > arr[high]) {             swap(arr, mid, high);         }         return mid;     }      private static void insertionSort(int[] arr, int low, int high) {         for (int i = low + 1; i <= high; i++) {             int key = arr[i];             int j = i - 1;             while (j >= low && arr[j] > key) {                 arr[j + 1] = arr[j];                 j--;             }             arr[j + 1] = key;         }     }      private static void swap(int[] arr, int i, int j) {         int temp = arr[i];         arr[i] = arr[j];         arr[j] = temp;     } } 

这个实现首先定义了一个阈值INSERTION_SORT_THRESHOLD,当分区大小小于这个阈值时,使用插入排序处理分区。在partition方法中,我们使用了三数取中法来选择基准值。在递归调用时,我们先处理较小的分区,以减少递归栈的深度。

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