图解：非递归实现快速排序

一、栈的思路替换递归

方法的调用实际是使用了方法调用栈。递归不就是方法调用本身就是入栈和出栈的过程吗。如果是这样的话，我们就可以使用栈来替换之前的递归，在栈中存储方法每次传入的参数即可。

二、逻辑推演

例如：如下的代码我们可以使用栈表示

    public static void main(String[] args) {
   
   
        quickSort(0,10);
    }

    public static void quickSort(int startIndex,int endIndex){
   
   
        quickSort(0,5);
        quickSort(7,10);
    }

三、代码

下面我们来使用代码来演示出来，假设我们需要排序的数字是：{50, 20, 30, 10, 40}

public class QuickSort {
   
   
    public static void main(String[] args) {
   
   
        int[] arr = new int[]{
   
   50, 20, 30, 10, 40};
        quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

    public static void quickSort(int[] arr, int startIndex, int endIndex) {
   
   
        // 用一个集合栈来代替递归的函数栈
        Stack<Map<String, Integer>> sort = new Stack<Map<String, Integer>>();
        // 整个数列的起止下标，以哈希的形式入栈
        Map rootParam = new HashMap();
        rootParam.put("startIndex", startIndex);
        rootParam.put("endIndex", endIndex);
        sort.push(rootParam);

        // 循环结束条件：栈为空时结束
        while (!sort.isEmpty()) {
   
   
            // 栈顶元素出栈，得到起止下标
            Map<String, Integer> param = sort.pop();
            // 得到基准元素位置
            int pivotIndex = partition(arr, param.get("startIndex"), param.get("endIndex"));
            // 根据基准元素分成两部分, 把每一部分的起止下标入栈
            if (param.get("startIndex") < pivotIndex - 1) {
   
   
                Map<String, Integer> leftParam = new HashMap<String, Integer>();
                leftParam.put("startIndex", param.get("startIndex"));
                leftParam.put("endIndex", pivotIndex - 1);
                sort.push(leftParam);
            }
            if (pivotIndex + 1 < param.get("endIndex")) {
   
   
                Map<String, Integer> rightParam = new HashMap<String, Integer>();
                rightParam.put("startIndex", pivotIndex + 1);
                rightParam.put("endIndex", param.get("endIndex"));
                sort.push(rightParam);
            }
        }
    }

    private static int partition(int[] arr, int startIndex, int endIndex) {
   
   
        // 取第一个位置的元素作为基准元素
        int pivot = arr[startIndex];
        int left = startIndex;
        int right = endIndex;

        while (left != right) {
   
   
            //控制right指针比较并左移
            while (left < right && arr[right] > pivot) {
   
   
                right--;
            }
            //控制right指针比较并右移
            while (left < right && arr[left] <= pivot) {
   
   
                left++;
            }
            //交换left和right指向的元素
            if (left < right) {
   
   
                int p = arr[left];
                arr[left] = arr[right];
                arr[right] = p;
            }
        }

        //pivot和指针重合点交换
        int p = arr[left];
        arr[left] = arr[startIndex];
        arr[startIndex] = p;

        return left;
    }
}

四、总结

​ 每循环一遍，栈顶元素都会出栈，从而排序，因为基准元素的位置所以会分成左右两部分，左右两部分再分别入栈。当栈为空时，说明排序已经完毕，退出循环，以上就是非递归方式实现快速排序。