快速排序

排序是学习编程这个过程中一定会学习的算法,也是程序员的一项基本技能。今天就给大家讲一下编程里面常用的快速排序

  • 优点
    快速排序是一种非常快的排序算法,基于“二分”思想,时间复杂度是O(Nlog2N)。由于算法需要使用递归,空间复杂度最好情况为O(log2N), 最差为log(N)
    且不会浪费储存空间
  • 实现
    1.找枢轴
    假设我们现在要对3, 5, 2, 1, 8, 9, 10 ,7, 4,6 这10个数进行排序。首先我们需要在数列里面找一个基准数,又称枢轴。我们一般取第一个为枢轴。

3, 5, 2, 1, 8, 9, 10 ,7, 4,6

2.交换
我们要让数列左边的数都小于枢轴,右边的数都大于枢轴。我们一般取第一个数为枢轴,类似与下面这个样子。

2 1 3 5 8 9 10 7 4 6

如何实现呢?
有点类似与冒泡排序的交换,大家可以思考一下再往下看


思维导图

我们可以设置两个哨兵i, j, 让i,j 分别从数组的两边来进行搜索。j哨兵先从数组右边找一个比枢轴小的数(j--),i数组再从数组左侧找一个比枢轴大的数(i++),如果此时i < j,则将i, j哨兵所在的两个数交换。

图片描述

如下图,枢轴为6,j哨兵找到第一个小于6的数5,然后停止。接着,i哨兵开始行动了,往右找到第一个大于6的数7,此时,i < j, 交换两个哨兵的值,即7 与 5位置交换。


第一次交换

接着,两个哨兵重复上面的步骤,j找到小于6的数4,i找到大于6的数9,而且 i < 9,则将4与9交换。


第二次

重复上面步骤,j找到了小于6的数3,i往右探测,发现自己与j相遇了,然后就可以停止探测,将枢轴与i与j相遇的位置交换。


image

相遇

这时我们发现我们已经到底目的了,枢轴左边的数都小于枢轴,右边的数大于枢轴。
不过,枢轴左边与右边的数列还不是有序的,我们只需要对枢轴左边与右边的数列重复上面的步骤就行了,

3 1 2 5 4 //重复上面步骤,找3为基准数
9 7 10 8 //重复上面步骤,找9为基准数

不断重复直到不能拆分为子序列为止

  • 处理过程如下


    过程
  • 算法描述

void Qsort(int arr[], int left, int right)
{
    if(left >= right)
        return;
    
    int i, j, temp, t;
    i = left;
    j = right;
    
    temp = arr[i];  /*将基准数放在temp里面*/
    while(i < j)
    {
        while(arr[j] >= temp && i < j)  /*不能没有等于*/
            j--;
        while(arr[i] <= temp && i < j)
            i++;
        
        if(i < j)   /*交换i,j 需要判断是否i < j;*/
        {
            t = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = t;
        }
        
        
    }
    arr[left] = arr[i]; /*基准数交换*/
    arr[i] = temp;
    
    Qsort(arr, left, i-1);  /*处理枢轴左边,递归*/
    Qsort(arr, i+1, right); /*处理枢轴右边,递归*/
    
}
  • 缺点,快速排序虽然香,但依然有缺点。
  1. 排序过程需要定位数列的左边与右边,适合顺序储存结构,不适合链式储存结构
  2. 排序过程无法保证相同元素的顺序,所有是不稳定

以上图片来自与网络。

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