快速排序方法——python实现

Posted 2021-01-04 hangingter

快速排序（Quicksort）是对冒泡排序的一种改进，在此使用Python语言简单的递归实现该算法。

参考博文：http://www.cnblogs.com/jingmoxukong/p/4302891.html

 

快速排序是一种交换排序。

快速排序由C. A. R. Hoare在1962年提出。

它的基本思想是：通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分：分割点左边都是比它小的数，右边都是比它大的数。

它的基本流程是：通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小，然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。

算法结构如图所示：

图中，演示了快速排序的处理过程：

初始状态为一组无序的数组：2、4、5、1、3。

经过以上操作步骤后，完成了第一次的排序，得到新的数组：1、2、5、4、3。

新的数组中，以2为分割点，左边都是比2小的数，右边都是比2大的数。

因为2已经在数组中找到了合适的位置，所以不用再动。

2左边的数组只有一个元素1，所以显然不用再排序，位置也被确定。（注：这种情况时，left指针和right指针显然是重合的。因此在代码中，我们可以通过设置判定条件left必须小于right，如果不满足，则不用排序了）。

而对于2右边的数组5、4、3，设置left指向5，right指向3，开始继续重复图中的一、二、三、四步骤，对新的数组进行排序。

在此采用python语言实现，代码如下：

example = [1,3,4,5,2,6,9,7,8,0]

a = 0
b = len(example)-1

def quickSort(number,head,tail):
	if (head<tail):
		base = division(number,head,tail)
		#print(number[base],"\\n")
		quickSort(number,head,base-1)
		quickSort(number,base+1,tail)
	else:
		print(number)

def division(number,head,tail):
	base = number[head]
	while(head<tail):
		while(head<tail and number[tail]>=base):
			tail-=1
		number[head] = number[tail]
		while (head<tail and  number[head]<=base):
			head+=1
		number[tail] = number[head]
	number[head] = base
	return head



if __name__ == \'__main__\':
	quickSort(example,a,b)

　　

运行结果如下图：

 

• 时间复杂度与空间复杂度

当数据有序时，以第一个关键字为基准分为两个子序列，前一个子序列为空，此时执行效率最差。

而当数据随机分布时，以第一个关键字为基准分为两个子序列，两个子序列的元素个数接近相等，此时执行效率最好。

所以，数据越随机分布时，快速排序性能越好；数据越接近有序，快速排序性能越差。

 

快速排序在每次分割的过程中，需要 1 个空间存储基准值。而快速排序的大概需要 Nlog2N次的分割处理，所以占用空间也是 Nlog2N 个。