屠龙术秘传：快速排序算法

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2023-09-14 08:44:20

快速排序：分而治之的闪电利器

什么是快速排序？

快速排序是一种高效的排序算法，它利用分而治之的策略，将一个无序的数组转换为有序的数组。它的名字源于其令人难以置信的执行速度，堪比闪电。

快速排序的核心思想

快速排序的核心思想是将大问题分解成小问题，逐个击破。它遵循以下步骤：

选择基准元素： 首先选择一个元素作为基准元素，该元素将作为划分的依据。
分区： 使用基准元素将数组划分为两部分：大于或等于基准元素的元素放在基准元素右边，小于基准元素的元素放在基准元素左边。
递归： 对左右两个分区重复上述步骤，直到每个分区都只有一个元素或者为空。

Python 代码实现

def quick_sort(arr):
    """
    快速排序算法
    :param arr: 待排序数组
    :return: 排序后的数组
    """
    if len(arr) <= 1:
        return arr

    pivot = arr[len(arr) // 2]
    left = [x for x in arr if x < pivot]
    middle = [x for x in arr if x == pivot]
    right = [x for x in arr if x > pivot]

    return quick_sort(left) + middle + quick_sort(right)

Java 代码实现

public static int[] quickSort(int[] arr) {
    if (arr.length <= 1) {
        return arr;
    }

    int pivot = arr[arr.length / 2];
    int[] left = new int[arr.length];
    int[] middle = new int[arr.length];
    int[] right = new int[arr.length];

    int leftIndex = 0;
    int middleIndex = 0;
    int rightIndex = 0;

    for (int num : arr) {
        if (num < pivot) {
            left[leftIndex++] = num;
        } else if (num == pivot) {
            middle[middleIndex++] = num;
        } else {
            right[rightIndex++] = num;
        }
    }

    return merge(quickSort(left), middle, quickSort(right));
}

C++ 代码实现

#include <vector>
#include <iostream>

using namespace std;

vector<int> quickSort(vector<int> arr) {
    if (arr.size() <= 1) {
        return arr;
    }

    int pivot = arr[arr.size() / 2];
    vector<int> left;
    vector<int> middle;
    vector<int> right;

    for (int num : arr) {
        if (num < pivot) {
            left.push_back(num);
        } else if (num == pivot) {
            middle.push_back(num);
        } else {
            right.push_back(num);
        }
    }

    vector<int> result;
    result.insert(result.end(), quickSort(left).begin(), quickSort(left).end());
    result.insert(result.end(), middle.begin(), middle.end());
    result.insert(result.end(), quickSort(right).begin(), quickSort(right).end());

    return result;
}