快速排序详解（C语言/python）

Posted 2020-11-26 52why

快速排序详解

介绍：

       快速排序于C. A. R. Hoare在1960年提出，是针对冒泡排序的一种改进。它每一次将需要排序的部分划分为俩个独立的部分，其中一个部分的数比的数都小。然后再按照这个方法对这俩个独立的部分分别进行快速排序，整个排序递归进行，从而使得整个数据变成有序序列。下面以一个8元素的乱序数组为例按照快速排序的思想，将这个数组一步一步的进行排序，再分别以C语言和python编写快速排序源码。本文全篇介绍从小到大排序，反序换符号就好

 

快排思想：

1.该数组的初始状态如下，一个8元素的乱序数组。接下来我们按照快排的思想来进行操作。

 

2.选择第一个元素为基准，将比它小的元素放在一起，大的元素放一起，划分之后的数组将会变成下图一般。

 

3.开始递归，将划分之后的俩个独立部分进行划分，如果独立部分只有一个元素了，就可以结束递归了。比如第一次划分之后的大元素部分，将其再次进行划分之后的结果如下图，以第一个元素65为基准进行划分，划分之后的部分都只有一个元素，因此可以结束递归，那接下来再看一下小元素的划分。

 

4.小元素划分，将小元素部分再次进行划分，以第一个元素38为基准进行划分，划分之后的大元素部分只有一个元素48，结束递归。而小元素部分还有俩个元素，需要进一步递归。

 

5.现在第一次划分之后的大小元素部分都完成了一层的递归，我们看一下数组当前的状态。红色框为大元素部分，经过一次划分之后，已经完成了排序。

 

6.小元素二次递归，以38为基准进行划分之后，比38小的还有俩个元素，需要继续进行划分，以24为基准进行划分，这里比24小的不存在，比24大的只有1个元素31，划分之后可以结束递归，到此所有的递归都已经结束了。再看一下现在的状态。

 

7.结束，从上图可以看到，递归结束之后，快排就已经完成了，一个乱序的数组现在变成了一个从小到大的有序数组。

树型图：

 

 

 

具体实现：

       还是以上面的乱序数组为例来介绍快速排序是如何来进行划分的，这里介绍一种挺好理解的实现方法。

 

1.初始状态

 

2.以49为基准，right从后向前寻找比49小的。（从小到大排序，大的在后面不用管），找到31比49小。left从前向后面找比49大的，找到65，将65与31交换位置。当前状态如下：

 

3.继续right从后向前寻找比49小的，找到24。当前状态如下：

4.left继续寻找比49大的，找到right与left重合还是找不到就可以结束寻找了。

5.这时候再将49与left所在的交换位置。

 

6.这就是完成了一次划分，之后按照这个方法，递归划分即可。

 

 

编码实现C语言：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 //将arr数组中下标为i的与下标为j的交换位置
 4 void Swap(int arr[], int i, int j)
 5 {
 6     int temp;
 7     temp = arr[i];
 8     arr[i] = arr[j];
 9     arr[j] = temp;
10 }
11 //将arr数组进行划分
12 int Partition(int arr[], int left, int right)
13 {
14     //保存起始下标
15     int index = left;
16     //获取基准的值
17     int tmp = arr[left];
18     //循环查找  当left与right重合之后结束
19     while(left < right)
20     {
21         while(left < right && arr[right] >= tmp)
22         {
23             right --;
24         }
25         //right从后面开始找  找到比tmp小的
26         while(left < right && arr[left] <= tmp)
27         {
28             left ++;
29         }
30         //left从前面开始找  找到比tmp大的
31         Swap(arr, left, right);
32         //将找出来的俩个交换位置
33     }
34     Swap(arr,index,left);
35     //将基准值换到left的位置上面，完成划分
36     return left;
37 }
38 
39 void Qsort(int arr[], int left, int right)
40 {
41     int index;
42     if(left < right)
43     {
44         //划分arr数组  下标left到right部分
45         index = Partition(arr, left, right);
46         //划分完成之后递归对俩个独立分区进行快排
47         Qsort(arr, left, index - 1);
48         Qsort(arr, index + 1, right);
49     }
50 }
51 int main()
52 {
53     int arr[10]= {49,38,65,48,24,31,62,79};
54     int  i;
55     Qsort(arr, 0, 7);
56     for(i=0; i<8; ++i)
57     {
58         printf("%d ",arr[i]);
59     }
60     return 0;
61 }

View Code

编码实现python：

 1 # coding=utf8
 2 import uuid
 3 import random
 4 import string
 5 
 6 def partition(alist, start, end):
 7     index = start
 8     tmp = alist[start]
 9     while start < end:
10         while (start < end and alist[end] >= tmp):
11             end -= 1
12         while (start < end and alist[start] <= tmp):
13             start += 1
14         alist[start],alist[end] = alist[end],alist[start]
15     alist[index], alist[end] = alist[end], alist[index]
16     return end
17 
18 def quick_sort(alist, start, end):
19     if start >= end:
20         return
21     left = partition(alist, start, end)
22     # 对左边部分执行快速排序
23     quick_sort(alist, start, left - 1)
24     # 对右边部分执行快速排序
25     quick_sort(alist, left + 1, end)
26 
27 qlist = [49,38,65,48,24,31,62,79]
28 #qlist = [1, 12, 22, 34, 21, 4, 6, 8, 11, 54, 36, 7, 3, 0, 60, 62, 63]
29 quick_sort(qlist, 0, len(qlist) - 1)
30 print(qlist)

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python一条语句解决快排源码：

quick_sort = lambda array: array if len(array) <= 1 else quick_sort([item for item in array[1:] if item <= array[0]]) +[array[0]] + quick_sort([item for item in array[1:] if item >array[0]])

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