选择排序与快速排序

  • 《算法图解》学习笔记

选择排序

假设你记录了你的听歌次数,你想要排序,看看自己最喜欢哪个乐队



选择排序的方法,就是遍历你的列表。找出次数最多的那条记录,然后添加到新列表中。



最终你得到了有序列表

看看需要多长时间:O(n)时间意味着查看列表中的每个元素一次,例如,对乐队列表进行简单查找时,意味着每个乐队都要查看一次。


要找出播放次数最多的乐队,必须检查列表中的每个元素。正如你刚才看到的,这需要的时间为O(n)。因此对于这种时间为O(n)的操作,你需要执行n次。

需要的总时间为O(n × n),即O(n²)。

  • 示例代码
def findSmallest(arr):
    smallest = arr[0] # 存储最小的值
    smallest_index = 0 # 存储最小元素的索引
    for i in range(1, len(arr)):
        if arr[i] < smallest:
            smallest = arr[i]
            smallest_index = i
    return smallest_index

def selectionSort(arr):
    newArr = []
    for i in range(len(arr)):
        smallest = findSmallest(arr) # 找出数组中最小的值,并将其加入到新数组中
        newArr.append(arr.pop(smallest))
    return newArr

print(selectionSort([5,3,6,2,7]))

快速排序

快速排序是一种常用的排序算法,比选择排序快得多。例如,C语言标准库中的函数qsort实现的就是快速排序。快速排序也使用了D&C

  1. 对于排序算法来说,最简单的数组是什么呢?就是根本不需要排序的数组,比如空数组,或者只有一个元素的数组。那么基线条件便产生了——数组为空或者只有一个元素,这样子只需要返回原样的数组,不需要排序了。
  2. 更长一点的数组,拥有两个元素的数组,排序时也非常容易,两个元素比较大小即可。
  3. 再长一点的呢?三个元素的数组,别忘了我们要使用D&C,因此我们要分解数组,直到满足基线条件。
下面介绍快速排序的工作原理

首先,从数组中选择一个元素,这个元素被称为基准值(pivot)。接下来,找出比基准值小的元素以及比基准值大的元素。



于是,我们现在有

  • 一个由所有小于基准值的数字组成的子数组;
  • 基准值;
  • 一个由所有大于基准值的数组组成的子数组。

再将子数组进行快速排序,最终可以得到结果。
快速排序的独特之处在于,其速度取决于选择的基准值。(不同的基准值会有不同的排序过程,选择合适的基准值也很重要

  • 示例代码
def quickSort(arr):
    if len(arr) < 2:
        return arr
    else:
        pivot = arr[0] # 示例以数组第一个元素为基准值
        less = [i for i in arr[1:] if i <= pivot]
        greater = [i for i in arr[1:] if i > pivot]
        return quickSort(less) + [pivot] + quickSort(greater)

print(quickSort([10,5,2,3]))
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