排序算法之快速排序的python實現

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。

快速排序算法的工作原理如下：

1. 從數列中挑出一個元素，稱為"基准"（pivot）。

2. 重新排序數列，所有元素比基准值小的擺放在基准前面，所有元素比基准值大的擺在基准的后面（相同的數可以到任一邊）。

3. 在這個分區結束之后，該基准就處於數列的中間位置。這個稱為分區（partition）操作。

4. 遞歸地（recursive）把小於基准值元素的子數列和大於基准值元素的子數列排序。

 

 

 

 

自我總結：快速排序的步驟就是首先將第一個數作為兩邊排序的數值，從第二個數開始對第一個數進行比較，如果大於第一個數將這個數放在第一個數的右邊，小於放左邊，依次進行比較並存放，最后將隊列分成三個部分: 左邊都比第一個數值小的數，第一個數值，右邊都比第一各值大的數。這樣就未完成了第一次排序的步驟。第二次是將前半部分的第一個值作為比較的”基數”，同第一次排序進行同樣的比較和存放，直到原隊列的第一個值之前的那個值。右邊和左邊做同樣的比較，排序，直到之后一個值。這樣依次進行遞歸，直到沒有可以在分為左右的，這樣就從小到大排序完成。

 

最優時間復雜度：O(nlogn)

n遍歷每個數是O(n)，訪問每個數是O(logn)，最終是O(nlogn)

可以轉換為求二叉樹深度的思想

最壞時間復雜度：O(n²)

穩定性：不穩定

優點：效率高，數據移動比較少，數據量越大，優勢越明顯

缺點：不穩定

下面為快速排序的代碼實現：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
__author__ = "hsz"


# 快排
# first理解為第一個位置的索引，last是最后位置索引
def quick_sort(alist, first, last):
    # 遞歸終止條件
    if first >= last:
        return

    # 設置第一個元素為中間值
    mid_value = alist[first]
    # low指向
    low = first
    # high
    high = last
    # 只要low小於high就一直走
    while low < high:
        # high大於中間值，則進入循環
        while low < high and alist[high] >= mid_value:
            # high往左走
            high -= 1
        # 出循環后，說明high小於中間值,low指向該值
        alist[low] = alist[high]
        # high走完了，讓low走
        # low小於中間值，則進入循環
        while low < high and alist[low] < mid_value:
            # low向右走
            low += 1
        # 出循環后，說明low大於中間值,high指向該值
        alist[high] = alist[low]
    # 退出整個循環后，low和high相等
    # 將中間值放到中間位置
    alist[low] = mid_value
    # 遞歸
    # 先對左側快排
    quick_sort(alist, first, low - 1)
    # 對右側快排
    quick_sort(alist, low + 1, last)


if __name__ == '__main__':
    li = [54, 26, 93, 17, 77, 31, 44, 55, 20]
    print(li)
    quick_sort(li, 0, len(li) - 1)
    print(li)