详解快速排序，揭秘十大排序算法之高效之星

2023-10-16 02:27:49

快速排序算法，又称霍尔排序，是一种经典的排序算法，以其高效、快速的特点，成为算法界的一颗璀璨之星。它是由 C. A. R. Hoare 于 1960 年提出，其基本思想是将待排序的数组分成两部分，一部分包含所有比某个基准值小的元素，另一部分包含所有大于或等于基准值的元素。然后，分别对这两个部分进行递归排序，直到每个部分只有一或零个元素。

快速排序算法的优势十分突出：

速度飞快： 快速排序算法在平均情况下，其时间复杂度仅为 O(n log n)，这使得它在处理大型数据集时表现优异。
内存占用少： 快速排序算法只需要额外的 O(log n) 的空间，这使其在内存受限的情况下也能够胜任。
实现简单： 快速排序算法的实现并不复杂，即使是初学者也能轻松掌握。

但是，快速排序算法也存在一些不足之处：

不稳定： 快速排序算法不稳定，这意味着相等元素在排序后的顺序可能会发生改变。
递归调用： 快速排序算法采用递归调用的方式，这可能会导致堆栈溢出，尤其是在处理大型数据集时。

快速排序算法的步骤如下：

选择一个基准元素，通常是数组的第一个元素。
将数组划分为两部分，一部分包含所有比基准元素小的元素，另一部分包含所有大于或等于基准元素的元素。
对这两个部分分别进行快速排序。
将两个有序的部分合并，得到最终的排序结果。

快速排序算法的实例：

def quick_sort(arr):
  """快速排序算法"""

  # 选择基准元素
  pivot = arr[0]

  # 将数组划分为两部分
  left = []
  right = []

  for i in range(1, len(arr)):
    if arr[i] < pivot:
      left.append(arr[i])
    else:
      right.append(arr[i])

  # 对这两个部分分别进行快速排序
  left = quick_sort(left)
  right = quick_sort(right)

  # 将两个有序的部分合并
  return left + [pivot] + right


arr = [10, 7, 8, 9, 1, 5]

print(quick_sort(arr))  # [1, 5, 7, 8, 9, 10]