算法-排序系列04之快速排序

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了算法-排序系列04之快速排序相关的知识,希望对你有一定的参考价值。


快速排序

快速排序的核心思想也是 分治思想。

快速排序主要要以待排数组中的某个数字为基准。将整个数组中的数据分为小于基准的一组和大于等于基于的一组.(或者是小于等于基准的一组和大于基于的一组),分别对每组进行拆分,直到每组中只有一个数据。

递推公式如下:

假设low为待排数组中的起始索引.high为待排数组中的终止索引. std 为基准的索引.

终止条件为:

算法-排序系列04之快速排序

排序过程图
算法-排序系列04之快速排序
算法01-排序04-快速排序01.png

简单解释下:

我们首先选定基准, 假设以本次递归的第一个数为基准, 进行排序. 如图: 第一次递归的基准为5, 我把大于5的数,放在右侧,小于5的数放在左侧,(例子中没有大约5的数),第二次以0为基准,把大于0的数,放在右侧,小于0的数,放在左侧。

排序代码实现

void quick_sort(int *a, int low, int high) {

if (low >= high) {
return;
}

int i = low;
int j = high;
int std = a[low];
while (i < j) {
while (i<j&&a[j] >= std) {
j--;
}
if (a[j] < std) {
a[i++] = a[j];
}
while (i<j&&a[i] <= std) {
i++;
}
if (a[i] > std) {
a[j--] = a[i];
}
}
a[i] = std;
quick_sort(a, low, i - 1);
quick_sort(a, i + 1, high);
}
快速排序的优化

之前说, 快速排序的时间复杂度退化到 算法-排序系列04之快速排序 的主要原因是: 分区点选的不够合理.

最理想的分区点是: 被分区点分开的两个分区中, 数据的数量差不多.

为了提高排序算法的性能,我们也要尽可能的让每次分区都比较均匀.

比较常用,比较简单的选择分区点的方法有:

  • 三数取中法

我们从某个区间的首,尾,中间, 分别取出一个数,然后对比大小,取这三个数据的中间值作为分区点。也可以多取几个区间,取出中间值,然后在这些中间值,取出中间值. 比如三数取中,五数取中,十数取中等等。

  • 随机法

这种方式,并不能保证每次分区点都选的比较好, 但是从概率的角度来看,也不大可能出现每次分区点都选的很差的情况. 所以时间复杂度退化为 算法-排序系列04之快速排序 的情况,可能性也不大。

快排算法评估
  • 时间复杂度为 最好情况下为算法-排序系列04之快速排序, 最坏情况下为 算法-排序系列04之快速排序, 平均情况下的时间复杂度为:

  • 空间复杂度为 算法-排序系列04之快速排序, 是一种原地排序算法

  • 是一种不稳定的排序算法.

注意: 快排算法虽然在最坏情况下的时间复杂度为 算法-排序系列04之快速排序 , 但是在平均情况下,时间复杂度为 ,不尽如此,快排的时间复杂度退化到 的概率非常小,我们也可以通过合理选择基准的方式来避免这总情况.

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