快速排序方法——python實現

參考博文：http://www.cnblogs.com/jingmoxukong/p/4302891.html

 

快速排序是一種交換排序。

快速排序由C. A. R. Hoare在1962年提出。

它的基本思想是：通過一趟排序將要排序的數據分割成獨立的兩部分：分割點左邊都是比它小的數，右邊都是比它大的數。

它的基本流程是：通過一趟排序將要排序的數據分割成獨立的兩部分，其中一部分的所有數據都比另外一部分的所有數據都要小，然后再按此方法對這兩部分數據分別進行快速排序，整個排序過程可以遞歸進行，以此達到整個數據變成有序序列。

算法結構如圖所示：

圖中，演示了快速排序的處理過程：

初始狀態為一組無序的數組：2、4、5、1、3。

經過以上操作步驟后，完成了第一次的排序，得到新的數組：1、2、5、4、3。

新的數組中，以2為分割點，左邊都是比2小的數，右邊都是比2大的數。

因為2已經在數組中找到了合適的位置，所以不用再動。

2左邊的數組只有一個元素1，所以顯然不用再排序，位置也被確定。（注：這種情況時，left指針和right指針顯然是重合的。因此在代碼中，我們可以通過設置判定條件left必須小於right，如果不滿足，則不用排序了）。

而對於2右邊的數組5、4、3，設置left指向5，right指向3，開始繼續重復圖中的一、二、三、四步驟，對新的數組進行排序。

在此采用python語言實現，代碼如下：

example = [1,3,4,5,2,6,9,7,8,0]

a = 0
b = len(example)-1

def quickSort(number,head,tail):
	if (head<tail):
		base = division(number,head,tail)
		#print(number[base],"\n")
		quickSort(number,head,base-1)
		quickSort(number,base+1,tail)
	else:
		print(number)

def division(number,head,tail):
	base = number[head]
	while(head<tail):
		while(head<tail and number[tail]>=base):
			tail-=1
		number[head] = number[tail]
		while (head<tail and  number[head]<=base):
			head+=1
		number[tail] = number[head]
	number[head] = base
	return head



if __name__ == '__main__':
	quickSort(example,a,b)

　　

運行結果如下圖：

 

• 時間復雜度與空間復雜度

當數據有序時，以第一個關鍵字為基准分為兩個子序列，前一個子序列為空，此時執行效率最差。

而當數據隨機分布時，以第一個關鍵字為基准分為兩個子序列，兩個子序列的元素個數接近相等，此時執行效率最好。

所以，數據越隨機分布時，快速排序性能越好；數據越接近有序，快速排序性能越差。

 

快速排序在每次分割的過程中，需要 1 個空間存儲基准值。而快速排序的大概需要 Nlog2N次的分割處理，所以占用空間也是 Nlog2N 個。