Java函数实现快速排序算法详解

快速排序是一种基于比较的排序算法，利用分治思想，通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另一部分小，然后分别对这两部分继续进行排序，以达到整个序列有序的目的。

快速排序的核心思想是选取一个基准值（pivot），将比基准值小的元素放在左边，比基准值大的元素放在右边。然后将左右两边的子序列分别递归地进行快速排序。具体实现如下：

1. 选择基准值，一般可以选择 个元素或者随机选择一个元素作为基准值。

2. 将比基准值小的元素移到基准值的左边，将比基准值大的元素移到基准值的右边，相等的元素可以任意放置左右两边。

3. 对左右两个子序列分别递归执行步骤1和步骤2。

Java代码实现：

public class QuickSort {

    public static void quickSort(int[] arr, int left, int right) {

        if (left >= right) {

            return;

        }

        int pivot = partition(arr, left, right);

        quickSort(arr, left, pivot - 1);

        quickSort(arr, pivot + 1, right);

    }

    private static int partition(int[] arr, int left, int right) {

        int pivot = arr[left];

        int i = left + 1, j = right;

        while (true) {

            while (i <= j && arr[i] < pivot) {

                i++;

            }

            while (i <= j && arr[j] > pivot) {

                j--;

            }

            if (i >= j) {

                break;

            }

            swap(arr, i, j);

        }

        swap(arr, left, j);

        return j;

    }

    private static void swap(int[] arr, int i, int j) {

        int tmp = arr[i];

        arr[i] = arr[j];

        arr[j] = tmp;

    }

}

在上面的代码中，quickSort方法是整个快速排序的入口函数，它使用递归的方式对左右两个子序列分别进行快速排序。partition方法是实现快速排序的核心代码，它利用双指针的方式，将比基准值小的元素移到基准值的左边，将比基准值大的元素移到基准值的右边，并返回基准值的下标。swap方法用于交换数组中两个元素的位置。

快速排序的时间复杂度是O(nlogn)，空间复杂度是O(logn)，是一种非常快速的排序算法。但是快速排序的实现可能存在一个问题，就是如果原始数组中存在大量重复元素，那么将导致快速排序的效率降低，甚至可能退化为O(n2)的时间复杂度。为了解决这个问题，可以使用三路快速排序算法，在快速排序的基础上，将数组分为三部分，分别是小于基准值、等于基准值和大于基准值。