快速排序学习时遇到的问题

Question

在学习快速排序的时候遇到了一些问题，代码正常运行但是排序结果并不正确

Answer 1

TsukiMikey 晚上好🌙🌙🌙
本答案参考通义千问

问题分析： 你在学习快速排序的过程中遇到了排序结果不正确的问题。快速排序的代码中，关键部分在于QuickSort函数，尤其是分区过程和递归调用。根据提供的代码，看起来你在尝试对一个整数数组进行排序，但输出的排序结果并不是期望的[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9]。

可能的问题点：

1. 基准值选取错误：QuickSort(arr, Left, right: i - 1) 和 QuickSort(arr, left: i + 1, right) 的递归调用中，基准值base的选取可能有问题。基准值应该是待排序区间内的元素，而不是固定不变。
2. 分区过程错误：在while循环中，你可能没有正确地将大于或小于基准值的元素放置到正确的位置。
3. 边界条件处理：递归终止条件可能是错误的，比如i != j，需要检查是否已经到达了数组的正确边界。

解决方案：

1. 修复基准值选择：

   • 在while循环内，每次迭代时，根据当前arr[j]与base的关系，将arr[j]与arr[i]交换位置。如果arr[j]大于base，将其与arr[i]交换，并让i++；如果arr[j]小于base，让j--。

   while (i < j) {
       while (arr[j] > base) {
           j--;
       }
       if (i < j) {
           arr[i++] = arr[j];
       }
       while (arr[i] < base) {
           i++;
       }
       if (i < j) {
           arr[j--] = arr[i];
       }
   }
   

2. 更新递归边界：

   • 递归终止条件应该调整为i >= j，表示已经没有更多的元素需要比较。

   if (i >= j) {
       // 递归终止条件，这里不需要再调用QuickSort
   }
   

3. 初始化基准值：

   • 如果没有指定初始基准值，可以考虑使用第一个元素或最后一个元素。

   if (left == right) {
       // 处理数组只有一个元素的情况
   } else {
       int pivotIndex = partition(arr, left, right);
       // 调用递归
       QuickSort(arr, left, pivotIndex - 1);
       QuickSort(arr, pivotIndex + 1, right);
   }
   

完整修正后的代码：

public class QuickSort {
    public static void quickSort(int[] arr, int left, int right) {
        if (left < right) {
            int pivotIndex = partition(arr, left, right);
            QuickSort(arr, left, pivotIndex - 1);
            QuickSort(arr, pivotIndex + 1, right);
        }
    }

    private static int partition(int[] arr, int left, int right) {
        int pivot = arr[right];
        int i = left - 1;
        
        for (int j = left; j < right; j++) {
            if (arr[j] <= pivot) {
                i++;
                swap(arr, i, j);
            }
        }
        swap(arr, i + 1, right); // 将基准值放到正确的位置
        return i + 1;
    }

    private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1, 3, 6, 9, 7, 4, 2, 5};
        quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
        for (int num : arr) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

运行这段代码后，你应该会得到期望的排序结果[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9]。