揭秘快排的终极篇章：非递归版快速排序

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2023-10-21 13:44:57

快排非递归：掌握非递归快排的精髓

快排是一种高效的排序算法，而其非递归实现提供了一种简化、高效且可扩展的替代方案。本文将深入探讨非递归快排的运作机制，并提供详细的代码示例，让您轻松掌握这一强大的排序技术。

非递归快排的优势

非递归快排相对于递归实现拥有诸多优势：

简洁高效： 它消除了递归调用的复杂性，使代码更加简洁易懂，提高了可维护性。
可扩展性强： 非递归版本易于扩展和修改，可根据需要添加新功能或优化算法。
适应性强： 适用于各种编程语言和环境，具有更强的移植性和兼容性。

非递归快排的运作机制

非递归快排采用栈和循环来替代递归调用。具体思路如下：

初始化栈： 将栈置于待排序数组的第一个元素。
循环：
- 弹出栈顶元素（low, high），代表待排序子数组的范围。
- 进行分区操作，将数组划分为左右子数组。
- 将分区后的左右子数组的范围压入栈中。
重复步骤 2， 直到栈为空。

单趟快排：一次遍历，全面排序

单趟快排是一种特殊的非递归快排实现，它在一次遍历中完成整个排序过程。它通过简化分区操作和消除子数组的递归调用来提高效率。

代码实现：完整示例

def quicksort(arr):
    stack = [(0, len(arr) - 1)]

    while stack:
        low, high = stack.pop()

        if low >= high:
            continue

        pivot = partition(arr, low, high)
        stack.append((low, pivot - 1))
        stack.append((pivot + 1, high))

def partition(arr, low, high):
    pivot = arr[low]
    left = low + 1
    right = high

    while True:
        while left <= high and arr[left] <= pivot:
            left += 1

        while right >= low and arr[right] >= pivot:
            right -= 1

        if left >= right:
            break

        arr[left], arr[right] = arr[right], arr[left]

    arr[low], arr[right] = arr[right], arr[low]
    return right