快速排序是一种常用的排序方法，其基本思想是将待排序记录分为两个独立的部分，其中一个记录的关键字小于另一个部分，然后继续对这两个部分进行排序，以实现整个序列的有序性。

一、快速排序算法原理 {#title-1}

快速排序的基本思想是采用分治法。首先，从数列中选择一个元素。在这里，我们选择数组的第一个元素，称为"基准"，然后调整数组元素的位置，使大于基准的元素集中在一个分区，小于基准的元素集中在另一个区域，然后分别对这两个区域进行排序。基准元素的选择与数组状态有关，对算法效率有很大影响。

public class QuickSort {
    public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
        if (low < high) {
            int pivot = partition(arr, low, high);
            quickSort(arr, low, pivot - 1);
            quickSort(arr, pivot + 1, high);
        }
    }

    public static int partition(int[] arr, int low, int high) {
        int pivot = arr[low];
        while (low < high) {
            while (low < high && arr[high] >= pivot) high--;
            arr[low] = arr[high];
            while (low < high && arr[low] <= pivot) low++;
            arr[high] = arr[low];
        }
        arr[low] = pivot;
        return low;
    }
}

二、实现快速排序的细节 {#title-2}

实现快速排序的主要困难在于如何写出partition函数，以及如何处理数组的边界问题。每次调用quicksort函数时，我们首先通过调用partion函数找出当前数组的划分点，然后依次对划分点左右的子数组进行排序。在partition函数中，我们首先选择一个pivot元素，然后通过比较和交换将比pivot小的元素放在数组左侧，比pivot大的元素放在数组右侧，最后返回pivot位置。

public class QuickSort {
    public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
        if (low < high) {
            int pivot = partition(arr, low, high);
            quickSort(arr, low, pivot - 1);
            quickSort(arr, pivot + 1, high);
        }
    }

    public static int partition(int[] arr, int low, int high) {
        int pivot = arr[low];
        while (low < high) {
            while (low < high && arr[high] >= pivot) high--;
            arr[low] = arr[high];
            while (low < high && arr[low] <= pivot) low++;
            arr[high] = arr[low];
        }
        arr[low] = pivot;
        return low;
    }
}

三、快速排序的时间复杂度 {#title-3}

快速排序的平均时间复杂度为O(nlogn)，最好的情况是，当数据的最大或最小值恰好在数组中间时，时间复杂度为O(nlogn)，最坏的情况是，当数据已经升级或降序时，时间复杂度为O(n²)。空间复杂度为O(logn)，需要注意的是，快速排序是一种不稳定的排序算法。