Java实现快速排序，详细注释

执行流程

① 从序列中选择一个轴点元素（pivot）
✓ 假设每次选择 0 位置的元素为轴点元素
② 利用 pivot 将序列分割成 2 个子序列
✓ 将小于 pivot 的元素放在pivot前面（左侧）
✓ 将大于 pivot 的元素放在pivot后面（右侧）
✓ 等于pivot的元素放哪边都可以
✓即最后轴点元素在序列中心处
③ 对子序列进行 ① ② 操作
✓ 直到不能再分割（子序列中只剩下1个元素）

快速排序——轴点构造流程

快速排序——与轴点相等的元素

cmp位置的判断分别改为<= 、>=会起到什么效果

快速排序算法的本质：将每个元素都转换成轴点元素。

◼ 如果轴点左右元素数量极度不均匀，最坏情况
 T n = T n − 1 + O n = O(n 2 )

◼ 为了降低最坏情况的出现概率，一般采取的做法是
随机选择轴点元素

代码实现

package com.mj.sort.cmp;

import com.mj.sort.Sort;

public class QuickSort<T extends Comparable<T>> extends Sort<T> {

  @Override
  protected void sort() {
    sort(0, array.length);
  }

  /**
   * 对 [begin, end) 范围的元素进行快速排序
   * @param begin
   * @param end
   */
  private void sort(int begin, int end) { 
    if (end - begin < 2) return;
    
    // 确定轴点位置 O(n)
    int mid = pivotIndex(begin, end);
    // 对子序列进行快速排序
    sort(begin, mid); 
    sort(mid + 1, end); 
  } 
  
  /**
   * 构造出 [begin, end) 范围的轴点元素
   * @return 轴点元素的最终位置
   */
  private int pivotIndex(int begin, int end) {
    // 随机选择一个元素跟begin位置进行交换 即进行轴点的随机选择 这时候begin位置就是轴点元素
    swap(begin, begin + (int)(Math.random() * (end - begin)));
    
    // 备份begin位置的元素
    T pivot = array[begin];
    // end指向最后一个元素
    end--;
    
    while (begin < end) {
      while (begin < end) {
        if (cmp(pivot, array[end]) < 0) { // 右边元素 > 轴点元素
          end--;
        } else { // 右边元素 <= 轴点元素
          array[begin++] = array[end];  //用右边的元素覆盖掉begin位置的元素，然后begin++
          break;              //覆盖完之后，换比较方向
        }
      }
      while (begin < end) {
        if (cmp(pivot, array[begin]) > 0) { // 左边元素 < 轴点元素
          begin++;
        } else { // 左边元素 >= 轴点元素
          array[end--] = array[begin];   //用左边元素覆盖掉数组右边的end指向的元素，即大于他的放在右边。然后end--
          break;               //覆盖完之后，换比较方向
        }
      }
    }
    //当begin == end时，此时begin位置就是轴点元素最终的位置
    // 将轴点元素放入最终的位置
    array[begin] = pivot;
    // 返回轴点元素的位置
    return begin;
  }
}