排序算法之快速排序
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了排序算法之快速排序相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
一、快速排序的思路
- 从序列中取出第一个元素E,并使其归位
- 序列被元素E分成左右两个部分
- 使用递归完成排序
关键点
- 归位
如何完成对元素E的归位,元素E将序列分成左右两部分,左边的部分比E元素小,右边的部分比E元素大,这样左边和右边排序后,中间的E元素位置未变,而且左边和右边使用同样的归位方式进行排序。
(1)加入现在有一列数据需要排序:
(2)快排先取出第一个数:
(3)此时第一个数的位置是空的,就需要从右边将小于4的数取出放置在左侧的空位置
(4)右侧的空位置就循环左侧的数,将大于4的数填在右侧的空位置
(5)然后右侧继续循环填补左侧的空位置,当左侧与右侧的位置相同时,这就是取出左侧第一个数4的位置
这样就完成了一次归位,同理左侧与右侧都用相同的方式进行归位,完成排序。
二、实现
def partition(li,left,right): temp=li[left]#表示从左边取出的第一个元素 while left<right: while left < right and li[right]>=temp: #从右边开始循环,寻找比归位元素小的元素放到左边空的位置 right-=1 li[left]=li[right] while left<right and li[left] <= temp:#从左边开始循环,寻找比归位元素大的元素放到右边空的位置 left+=1 li[right]=li[left] li[left]=temp #跳出循环说明左右两个位置重合了left=right,此时放temp元素 return left def quickSort(li,left,right): if left<right:#至少两个元素才能进行快排 mid=partition(li,left,right) #返回归位元素的位置 quickSort(li,left,mid-1) #左边元素进行排序 quickSort(li,mid+1,right) #右边元素进行排序 li=[2,9,5,7,6,12,25,48,36] quickSort(li,0,len(li)-1) print(li)#[2, 5, 6, 7, 9, 12, 25, 36, 48]
三、扩展
快排中隐含的问题就是时间复杂度最坏情况就是o(n2),一般情况是o(nlogn),当出现序列中的元素全部是降序,但是你要进行升序排列时,会出现这种情况,那么,如何解决这种问题呢?可以在选取temp元素时,随机的选一个元素与temp元素进行交换,避免这类情况的发生。
import random def partition(li, left, right): swap = random.randint(left, right) # 产生随机的位置索引 li[swap], li[left] = li[left], li[swap] # 将第一个元素与随即产生的元素进行交换 temp = li[left] # 表示从左边取出的第一个元素 while left < right: while left < right and li[right] >= temp: # 从右边开始循环,寻找比归位元素小的元素放到左边空的位置 right -= 1 li[left] = li[right] while left < right and li[left] <= temp: # 从左边开始循环,寻找比归位元素大的元素放到右边空的位置 left += 1 li[right] = li[left] li[left] = temp # 跳出循环说明左右两个位置重合了left=right,此时放temp元素 return left def quickSort(li, left, right): if left < right: # 至少两个元素才能进行快排 mid = partition(li, left, right) # 返回归位元素的位置 quickSort(li, left, mid - 1) # 左边元素进行排序 quickSort(li, mid + 1, right) # 右边元素进行排序 li = [2, 9, 5, 7, 6, 12, 25, 48, 36] quickSort(li, 0, len(li) - 1) print(li) # [2, 5, 6, 7, 9, 12, 25, 36, 48]
上面都是按照升序排列的,如果需要进行降序排列,只需要修改两个地方即可:
... while left < right: while left < right and li[right] <= temp: # 从右边开始循环,寻找比归位元素大的元素放到左边空的位置 right -= 1 li[left] = li[right] while left < right and li[left] >= temp: # 从左边开始循环,寻找比归位元素小的元素放到右边空的位置 left += 1 li[right] = li[left] ...
以上是关于排序算法之快速排序的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章