面试算法：快速排序

题目

快速排序是一种非常高效的算法，从其名字可以看出这种排序算法最大的特点就是快。当表现良好时，快速排序的速度比其他主要对手（如归并排序）快2～3倍。

分析

快速排序的基本思想是分治法，排序过程如下：在输入数组中随机选取一个元素作为中间值（pivot），然后对数组进行分区（partition），使所有比中间值小的数据移到数组的左边，所有比中间值大的数据移到数组的右边。接下来对中间值左右两侧的子数组用相同的步骤排序，直到子数组中只有一个数字为止。

题目

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {4, 1, 5, 3, 6, 2, 7, 8};
        int[] result = sortArray(nums);
        for (int item : result) {
            System.out.println(item);
        }
    }

    public static int[] sortArray(int[] nums) {
        quicksort(nums, 0, nums.length - 1);
        return nums;
    }

    public static void quicksort(int[] nums, int start, int end) {
        if (start < end) {
            int pivot = partition(nums, start, end);
            quicksort(nums, start, pivot - 1);
            quicksort(nums, pivot + 1, end);
        }
    }

    public static int partition(int[] nums, int start, int end) {
        int random = new Random().nextInt(end - start + 1) + start;
        swap(nums, random, end);

        int small = start - 1;// 把所有遇到的小元素全部放到头部
        for (int i = start; i < end; i++) {
            if (nums[i] < nums[end]) {
                small++;
                swap(nums, small, i);
            }
        }
        small++;
        swap(nums, small, end);

        return small;
    }

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