一、步驟(從小到大排序)
1、在數組中選一個基准數(通常為數組第一個)。
2、將所有比基准值小的值擺放在基准的前面,所有比基准值大的擺放在基准的后面(相同的數可以放到任意一邊);在這個分區推出之后,該基准就處於數列的中間位置。
3、遞歸地把“基准值前面的子數列”和“基准值后面的子數列”進行排序。
下面以數列a=[30,40,10,20,50]為例,演示它的快速排序過程:
上圖只是給出了第一趟快速排序的流程。在第一趟中,設置x=a[i],即x=30.
(01)從“右-->左”查找小於x的數;找到滿足條件的數a[j]=20,此時j=4;然后將a[j]賦值a[i],此時i=0;接着從左往右遍歷。
(02)從“左-->右”查找大於x的數;找到滿足條件的數a[i]=40,此時i=1;然后將a[i]賦值a[j],此時j=4;接着從右往左遍歷。
(03)從“右-->左”查找小於x的數;找到滿足條件的數a[j]=10,此時j=3;然后將a[j]賦值a[i],此時i=1;接着從左往右遍歷。
(04)從“左-->右”查找大於x的數;找到滿足條件的數a[i]=60,此時i=2;然后將a[i]賦值a[j],此時j=3;接着從右往左遍歷。
(05)從“右-->左”查找小於x的數;沒有找滿足條件的數。當i>=j時,停止查找;然后將x賦值給a[i]。此趟遍歷結束!
(06)安裝同樣的方法,對子數列進行遞歸遍歷。最后得到有序數組。
二、快速排序的時間復雜度和穩定性
快速排序穩定性
快速排序是不穩定的算法,它不滿足穩定算法的定義。
算法穩定性---假設在數列中存在a[i]=a[j],若排序之前,a[i]在a[j]前面;並且排序之后,a[i]仍然在a[j]前面。則這個算法是穩定的。
快速排序時間復雜度
快速排序的時間復雜度在最壞情況下是O(N^2),平均的時間復雜度是O(N*lgN)。
這句話很好理解:
假設被排序的數列中有N個數。遍歷一次的時間復雜度數O(N),需要遍歷多少次呢?至少lg(N+1)次,最N次。
(01) 為什么最少數lg(N+1)次?快速排序數采用分治法進行遍歷的,我們將它看作一顆二叉樹,它需要遍歷的次數就少二叉樹的深度,而根據完全二叉樹的定義,它的深度至少是lg(N+1)。因此,快速排序的遍歷次數最少數lg(N+1)次。
(02)為什么最多數N次?這個應該非常簡單,還是將快速排序看作一顆二叉樹,它的深度最大是N。因此,快速排序的遍歷次數最多是N次。