三路快排 3-way

算法思想
参考 快速排序

  1. 洗牌, 把数组随机打乱,保证算法的性能不依赖于输入
  2. 三路划分,每次划分将数组分为三个部分 <key, =key 和>key
    三路快排 3-way
  3. 对小于(lo~lt - 1)和大于部分(gt + 1 ~ hi)进行递归排序

Java实现

import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class ThreeWayQuicKSort {
    public static void sort(Comparable[] a) {
        // 打乱数组
        List<Comparable> list = Arrays.asList(a);
        Collections.shuffle(list);
        // 三路快排
        sort((Comparable[]) list.toArray(), 0, a.length - 1);
    }

    private static void sort(Comparable[] a, int lo, int hi) {
        if (hi < lo) {
            return;
        }
        // lt 是<key部分的上界, gt是>key部分的下界
        // lt,gt 作为子数组不能到达的界
        int lt = lo, gt = hi;
        int i = lo;
        Comparable val = a[lo];
        while (i <= gt) {
            int cmp = val.compareTo(a[i]);
            if (cmp > 0) { // a[i] < val, a[i]应该到<key的部分
                exch(a, i++, lt++);
            } else if (cmp < 0) { // a[i] > val, a[i]应该到>key的部分
                exch(a, i, gt--);
            } else { // a[i] = val 留在中间的部分
                i++;
            }
        }
        // 对小于部分和大于部分进行排序
        sort(a, lo, lt - 1);
        sort(a, gt + 1, hi);
    }

    /*交换*/
    private static void exch(Comparable[] a, int i, int j) {
        Comparable tmp = a[i];
        a[i] = a[j];
        a[j] = tmp;
    }

    /*测试*/
    public static void main(String[] args) {
        Integer[] a = new Integer[]{2, 4, 5, 2, 3, 8, 9, 87, 22, 45, 10, 1, 6, 99};
        Integer[] b = a.clone();
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        ThreeWayQuicKSort.sort(a, 0, a.length - 1);
        Arrays.sort(b);
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        System.out.println(Arrays.toString(b));
        System.out.println("end");
    }
}

算法分析
时间复杂度: 没有重复元素时O(nlgn), 大量重复元素(不同元素的个数为常数级别): O(n)