Быстрая сортировка Java: реализация алгоритмов быстрой сортировки с примерами кода

Вот несколько методов реализации быстрой сортировки в Java:

Метод 1: базовая быстрая сортировка
Это традиционная реализация алгоритма быстрой сортировки с использованием рекурсии.

public class QuickSort {
    public static void quickSort(int[] array, int low, int high) {
        if (low < high) {
            int pivotIndex = partition(array, low, high);
            quickSort(array, low, pivotIndex - 1);
            quickSort(array, pivotIndex + 1, high);
        }
    }
    public static int partition(int[] array, int low, int high) {
        int pivot = array[high];
        int i = low - 1;
        for (int j = low; j < high; j++) {
            if (array[j] < pivot) {
                i++;
                swap(array, i, j);
            }
        }
        swap(array, i + 1, high);
        return i + 1;
    }
    public static void swap(int[] array, int i, int j) {
        int temp = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = temp;
    }
}

Метод 2: рандомизированная быстрая сортировка
Этот метод повышает эффективность быстрой сортировки за счет случайного выбора опорного элемента.

import java.util.Random;
public class RandomizedQuickSort {
    public static void randomizedQuickSort(int[] array, int low, int high) {
        if (low < high) {
            int pivotIndex = randomizedPartition(array, low, high);
            randomizedQuickSort(array, low, pivotIndex - 1);
            randomizedQuickSort(array, pivotIndex + 1, high);
        }
    }
    public static int randomizedPartition(int[] array, int low, int high) {
        Random random = new Random();
        int randomIndex = random.nextInt(high - low + 1) + low;
        swap(array, randomIndex, high);
        return partition(array, low, high);
    }
    public static int partition(int[] array, int low, int high) {
        int pivot = array[high];
        int i = low - 1;
        for (int j = low; j < high; j++) {
            if (array[j] < pivot) {
                i++;
                swap(array, i, j);
            }
        }
        swap(array, i + 1, high);
        return i + 1;
    }
    public static void swap(int[] array, int i, int j) {
        int temp = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = temp;
    }
}

Метод 3: трехсторонняя быстрая сортировка
Этот вариант быстрой сортировки полезен при работе с массивами, содержащими множество повторяющихся элементов.

public class ThreeWayQuickSort {
    public static void threeWayQuickSort(int[] array, int low, int high) {
        if (low < high) {
            int[] pivotIndices = partition(array, low, high);
            threeWayQuickSort(array, low, pivotIndices[0] - 1);
            threeWayQuickSort(array, pivotIndices[1] + 1, high);
        }
    }
    public static int[] partition(int[] array, int low, int high) {
        int pivot = array[low];
        int lt = low;
        int gt = high;
        int i = low + 1;
        while (i <= gt) {
            if (array[i] < pivot) {
                swap(array, i, lt);
                i++;
                lt++;
            } else if (array[i] > pivot) {
                swap(array, i, gt);
                gt--;
            } else {
                i++;
            }
        }
        return new int[]{lt, gt};
    }
    public static void swap(int[] array, int i, int j) {
        int temp = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = temp;
    }
}