1.概念
快速排序,听这个名字就能想到它排序速度比较快方法,是一种分治思想,现在各种语言中自带的排序库很多使用的都是快速排序。快速排序的基本思想是:通过一趟排序将待排记录分为两个独立的部分,其中一部分记录的关键字均比另一部小的,可分别对这两部分记录进行排序,以达到整个序列有序的目的
空间复杂度
快速排序是一种原地排序,只需要一个很小的栈作为辅助空间,空间复杂度为O(log2n),所以适合在数据集比较大的时候使用。
时间复杂度
时间复杂度比较复杂,最好的情况是O(n),最差的情况是O(n2),所以平时说的O(nlogn),为其平均时间复杂度。
2.基本思想
随机找出一个数,可以随机取,也可以取固定位置,一般是取第一个或最后一个称为基准,然后就是比基准小的在左边,比基准大的放到右边,如何放做,就是和基准进行交换,这样交换完左边都是比基准小的,右边都是比较基准大的,这样就将一个数组分成了两个子数组,然后再按照同样的方法把子数组再分成更小的子数组,直到不能分解为止。
3.举例说明
下面这段是我从网上摘抄的,排序过程各种博客文章例子也比较多了。
假设我们现在对“6 1 2 7 9 3 4 5 10 8”这个10个数进行排序。首先在这个序列中随便找一个数作为基准数(不要被这个名词吓到了,就是一个用来参照的数,待会你就知道它用来做啥的了)。为了方便,就让第一个数6作为基准数吧。接下来,需要将这个序列中所有比基准数大的数放在6的右边,比基准数小的数放在6的左边,类似下面这种排列。
3 1 2 5 4 6 9 7 10 8
在初始状态下,数字6在序列的第1位。我们的目标是将6挪到序列中间的某个位置,假设这个位置是k。现在就需要寻找这个k,并且以第k位为分界点,左边的数都小于等于6,右边的数都大于等于6。想一想,你有办法可以做到这点吗?
方法其实很简单,
1.分别从初始序列“6 1 2 7 9 3 4 5 10 8”两端开始“探测”。先从右往左找一个小于6的数,再从左往右找一个大于6的数,然后交换他们。这里可以用两个变量i和j,分别指向序列最左边和最右边。我们为这两个变量起个好听的名字“哨兵i”和“哨兵j”。刚开始的时候让哨兵i指向序列的最左边(即i=1),指向数字6。让哨兵j指向序列的最右边(即j=10),指向数字8。
首先哨兵j开始出动。因为此处设置的基准数是最左边的数,所以需要让哨兵j先出动,这一点非常重要(请自己想一想为什么)。哨兵j一步一步地向左挪动(即j--),直到找到一个小于6的数停下来。
2.接下来哨兵i再一步一步向右挪动(即i++),直到找到一个数大于6的数停下来。最后哨兵j停在了数字5面前,哨兵i停在了数字7面前。
现在交换哨兵i和哨兵j所指向的元素的值。交换之后的序列如下。
6 1 2 5 9 3 4 7 10 8
3.第一次交换结束。接下来开始哨兵j继续向左挪动(再友情提醒,每次必须是哨兵j先出发)。他发现了4(比基准数6要小,满足要求)之后停了下来。哨兵i也继续向右挪动的,他发现了9(比基准数6要大,满足要求)之后停了下来。此时再次进行交换,交换之后的序列如下。
6 1 2 5 4 3 9 7 10 8
第二次交换结束,“探测”继续。哨兵j继续向左挪动,他发现了3(比基准数6要小,满足要求)之后又停了下来。哨兵i继续向右移动,糟啦!此时哨兵i和哨兵j相遇了,哨兵i和哨兵j都走到3面前。说明此时“探测”结束。我们将基准数6和3进行交换。交换之后的序列如下。
3 1 2 5 4 6 9 7 10 8
到此第一轮“探测”真正结束。此时以基准数6为分界点,6左边的数都小于等于6,6右边的数都大于等于6。回顾一下刚才的过程,其实哨兵j的使命就是要找小于基准数的数,而哨兵i的使命就是要找大于基准数的数,直到i和j碰头为止。
剩下的步骤就是重复上面的过程。
OK,解释完毕。现在基准数6已经归位,它正好处在序列的第6位。此时我们已经将原来的序列,以6为分界点拆分成了两个序列,左边的序列是“3 1 2 5 4”,右边的序列是“9 7 10 8”。接下来还需要分别处理这两个序列。因为6左边和右边的序列目前都还是很混乱的。不过不要紧,我们已经掌握了方法,接下来只要模拟刚才的方法分别处理6左边和右边的序列即可。现在先来处理6左边的序列现吧。
左边的序列是“3 1 2 5 4”。请将这个序列以3为基准数进行调整,使得3左边的数都小于等于3,3右边的数都大于等于3。好了开始动笔吧。
如果你模拟的没有错,调整完毕之后的序列的顺序应该是。
2 1 3 5 4
OK,现在3已经归位。接下来需要处理3左边的序列“2 1”和右边的序列“5 4”。对序列“2 1”以2为基准数进行调整,处理完毕之后的序列为“1 2”,到此2已经归位。序列“1”只有一个数,也不需要进行任何处理。至此我们对序列“2 1”已全部处理完毕,得到序列是“1 2”。序列“5 4”的处理也仿照此方法,最后得到的序列如下。
1 2 3 4 5 6 9 7 10 8
下面是python语言的实现
# 快速排序(从小到大进行排序
#传入列表,开始位位置,结束位置
def quick_sort(list ,start,end) :
#如果start和end碰头,说明子数列只有一个数,就不需要进行排序了
if not start<end : #not true
return
mid=list[start]#拿出第一个数作为基准数
low=start #low来标记左侧的基准数,寻找比mid大的数位置
high=end #high用来标记右侧基准数,寻找比mid小的数位置
while low < high :
while low<high and list[high]> mid : #直到找到一个比中数小的数就停止,否则high位置就一直自动的进行
high -=1
#跳出while循环说明:high 的下标就是找到右侧比mid小的数
#把找到的数放在list[low]的位置上
list[low]=list[high]
while low <high and list[low]<=mid :
low +=1
list[high]=list[low]
#当这个while 循环跳出来之后就相当于low与high碰头了,我们把所有mid的所在位置放在这个空位置上
list[low]=mid
#这个时候,左侧看的数就比mid小的数,右侧都是比mid大的数
#然后我们开始利用递归函数完成对mid左侧数进行排序
quick_sort(list,start,low-1)
quick_sort(list,low+1,end)
import quick_sort
if __name__ == '__main__':
list = [5, 4, 3, 2, 1]
quick_sort.quick_sort(list, 0, len(list) - 1)
print(list)
下面是用C语言实现
#include <stdio.h>
#include <string.h>
//==@author:zzhong
//===@date:2009-2-26
/*
* @funtion: quick_sort
* @pera:list array,Array index starting address, Array index ending address
*
*/
void quick_sort(int list[],int start, int end)
{
//设置mid 基准数
int mid,low,high;
if(start>end)
return ;
mid=list[start];//取第一个数为基准数
low=start;
high=end;
while( low<high)
{ while(low<high && list[high]>mid) //直到找到一个比基准数mid小的数,跳出循环
{high -=1;
}
//把找到的数放在list[low]中
list[low]=list[high];
while(low<high && list[low]<mid) //直到找到一个比基准数大的数据后,跳出循环
{
low +=1;
}
list[high]=list[low];
}
//当low 与high 碰头之后,跳出循环
list[low]=mid;
quick_sort(list,start,low-1);
quick_sort(list,low+1,end);
}
int main()
{
int i,j,t;
int list[5]={2,3,5,7,1};
//打印输出前数据
printf("--打印输出前数据--\n");
for(i=0;i<5;i++)
printf("排序前的数据%d\n",*(list+i));
printf("打印排序后的数据--\n");
//打印排序后的数
quick_sort(list,0,4);
for(i=0;i<5;i++)
printf("排序后的数据%d\n",*(list+i));
return 0;
}