Principes d'optimisation et de mise en œuvre : tri rapide en Java

Principe de mise en œuvre et optimisation de la fonction de tri rapide Java

Le tri rapide est un algorithme de tri efficace. Son idée de mise en œuvre est de diviser un gros problème en plusieurs petits problèmes via la méthode diviser pour régner, et de résoudre les sous-problèmes via. récursivité, et enfin obtenir la solution globale. Lors d'un tri rapide, nous devons sélectionner un élément de référence et diviser le tableau en deux parties, une partie est plus petite que l'élément de référence et l'autre est plus grande que l'élément de référence. Les deux parties sont ensuite rapidement triées à nouveau jusqu'à ce qu'il n'y ait qu'un seul élément par sous-problème. Enfin, les solutions de tous les sous-problèmes sont combinées pour obtenir la séquence ordonnée du tableau.

Le processus spécifique de mise en œuvre est le suivant :

1. Sélectionnez un élément de référence. Il existe de nombreuses façons de sélectionner l'élément de base. Une méthode courante consiste à sélectionner le premier élément du tableau.

2. Divisez le tableau. Divisez un tableau en deux parties en comparant la taille des éléments du tableau à celle de l'élément de base. Une partie contient des éléments plus petits que l'élément de base et une partie contient des éléments plus grands que l'élément de base.

3. Tri récursif. Triez les deux sous-tableaux divisés de manière récursive jusqu'à ce que les sous-tableaux ne contiennent qu'un seul élément.

4. Fusionner les sous-tableaux. Combinez les sous-tableaux triés pour obtenir le tableau trié final.

Ce qui suit est un exemple de code Java :

public class QuickSort {
    public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
        if (low < high) {
            int partitionIndex = partition(arr, low, high); // 获取划分点
            quickSort(arr, low, partitionIndex - 1); // 对左侧子数组进行快速排序
            quickSort(arr, partitionIndex + 1, high); // 对右侧子数组进行快速排序
        }
    }

    public static int partition(int[] arr, int low, int high) {
        int pivot = arr[low]; // 选取第一个元素作为基准元素
        int i = low + 1; // 左指针
        int j = high; // 右指针

        while (i <= j) {
            while (i <= j && arr[i] < pivot) {
                i++;
            }
            while (i <= j && arr[j] > pivot) {
                j--;
            }
            if (i <= j) {
                swap(arr, i, j);
                i++;
                j--;
            }
        }

        swap(arr, low, j); // 将基准元素放到正确的位置

        return j;
    }

    public 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 = {5, 2, 6, 1, 3, 9, 4, 8, 7};
        quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
        for (int num : arr) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

Grâce à l'exemple de code ci-dessus, nous pouvons clairement voir le principe de mise en œuvre de la fonction de tri rapide. Dans cet exemple, nous utilisons la méthode de sélection des éléments de base pour sélectionner le premier élément du tableau. La fonction de tri rapide accepte trois paramètres : un tableau, une limite gauche et une limite droite. En appelant la fonction quickSort de manière récursive, le tableau est divisé et trié, et le résultat trié est finalement affiché.

Bien que l'algorithme de tri rapide soit déjà très efficace, nous pouvons également y effectuer quelques optimisations pour améliorer encore les performances :

1. Sélectionnez aléatoirement l'élément de référence : lors de la sélection de l'élément de référence dans la première étape, le premier élément n'est pas fixe selected , sélectionnant plutôt un élément au hasard. Cela réduit la probabilité du pire scénario et améliore les performances moyennes de l’algorithme.
2. Méthode à trois chiffres : lors de la sélection de l'élément de référence, vous pouvez non seulement choisir au hasard, mais également utiliser la méthode à trois chiffres. Autrement dit, sélectionnez l'élément avec la valeur médiane parmi les positions gauche, centrale et droite comme élément de base. Cela réduit encore davantage la probabilité que le pire des cas se produise.
3. Passer au tri par insertion : lorsque la taille du sous-tableau est suffisamment petite, vous pouvez passer à l'algorithme de tri par insertion. Parce que le tri par insertion est plus rapide pour le tri de tableaux à petite échelle et est plus simple à mettre en œuvre.

Ce qui précède est une introduction au principe de mise en œuvre et à l'optimisation de la fonction de tri rapide Java. En comprenant et en optimisant l'algorithme de tri rapide, l'efficacité du tri du programme peut être améliorée, rendant le processus de tri plus rapide et plus efficace.

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