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Como implementar a ordenação Quicksort em Java - Apostila de Java para iniciantes

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A ordenação Quicksort é um dos algorítmos de ordenação mais encontrados em aplicações reais de programação. No Delphi esta ordenação é encontrada no objeto TList. No Java podemos encontrá-lo no método Arrays.sort(). Na linguagem C a ordenação Quicksort é implementada na função qsort() da biblioteca padrão.

O algoritmo de ordenação Quicksort é do tipo dividir para conquistar (divide-and-conquer principle). Neste tipo de algoritmo o problema é dividido em sub-problemas e a solução é concatenada quando as chamadas recursivas atingirem o caso base.

O vetor (ou array) a ser ordenado é dividido em duas sub-listas por um elemento chamado pivô, resultando em uma lista com elementos menores que o pivô e outra lista com os elementos maiores que o pivô. Esse processo é repetido para cada chamada recursiva. Sim, a ordenação Quicksort faz uso extensivo de recursividade, razão pela qual devemos ter muito cuidado para não estourar a pilha do sistema.

Existem muitos estudos sobre o pivô ideal para a ordenação Quicksort. Nessa dica adotarei o último elemento do array ou sub-array como pivô. Em vetores não ordenados essa estratégia, em geral, resulta em uma boa escolha.

Vamos ao código Java então? Veja um programa Java completo demonstrando o uso da ordenação Quicksort para um array de 10 elementos inteiros:

package estudos;

import java.util.Scanner;

public class Estudos {
  public static void main(String[] args) {
    // vamos declarar um array de 10 elementos
    int valores[] = new int[10];
    
    // para ler a entrada do usuário
    Scanner entrada = new Scanner(System.in);
    
    // vamos pedir ao usuário para informar os valores para o vetor
    for(int i = 0; i < valores.length; i++){
      System.out.print("Informe o valor do elemento " + i + ": ");
      valores[i] = Integer.parseInt(entrada.nextLine()); 
    }

    // vamos mostrar o array informado
    System.out.println("\nO array informado foi:\n");
    for(int i = 0; i < valores.length; i++){
      System.out.print(valores[i] + "  ");
    }
    
    // vamos ordenar o vetor usando a ordenação Quicksort
    quickSort(valores, 0, valores.length - 1);
    
    System.out.println("\n\nO array ordenado é:\n");
    for(int i = 0; i < valores.length; i++){
      System.out.print(valores[i] + "  ");
    }
    
    System.out.println("\n\n");
  }

  // função de implementação da ordenação Quicksort
  public static void quickSort(int vetor[], int inicio, int fim) {
    // o início é menor que o fim?
    if (inicio < fim) {
      // vamos obter o novo índice da partição
      int indiceParticao = particionar(vetor, inicio, fim);

      // efetuamos novas chamadas recursivas
      quickSort(vetor, inicio, indiceParticao - 1);
      quickSort(vetor, indiceParticao + 1, fim);
    }
  }
  
  // função que retorna o índice de partição
  private static int particionar(int vetor[], int inicio, int fim) {
    // para guardar o pivô
    int pivot = vetor[fim];
    int i = (inicio - 1);
 
    for (int j = inicio; j < fim; j++) {
      if (vetor[j] <= pivot) {
        i++;

        // fazemos a troca
        int temp = vetor[i];
        vetor[i] = vetor[j];
        vetor[j] = temp;
      }
    }

    // efetua a troca
    int temp = vetor[i + 1];
    vetor[i + 1] = vetor[fim];
    vetor[fim] = temp;

    return i + 1;
  }
}

Ao executar este código Java nós teremos o seguinte resultado:

Informe o valor do elemento 0: 7
Informe o valor do elemento 1: 2
Informe o valor do elemento 2: 43
Informe o valor do elemento 3: 1
Informe o valor do elemento 4: 9
Informe o valor do elemento 5: 6
Informe o valor do elemento 6: 22
Informe o valor do elemento 7: 3
Informe o valor do elemento 8: 37
Informe o valor do elemento 9: 5

O array informado foi:

7 2 43 1 9 6 22 3 37 5

O array ordenado é:

1 2 3 5 6 7 9 22 37 43

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