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快速排序算法:高效、简单、优雅

来源:在心算法网 2024-07-11 06:32:00

  快速排序是一种常用的排序算法,其时间复杂度为O(nlogn),是目前最快的排序算法之一在.心.算.法.网的思想简单、优雅,可以应用于各种语言和数据型。本文将介绍快速排序算法的基本思想、实现方法、优化技巧和应用场景。

快速排序算法:高效、简单、优雅(1)

一、基本思想

  快速排序的基本思想是通过一趟排序将待排序的数据分割成独立的两部分,其中一部分的所有数据都比另外一部分的数据小,然后再按照此方法对这两部分数据分别进行快速排序,整个过程递归进行,直到所有的数据都排好序为止www.minaka66.net在心算法网

来说,快速排序的过程如下:

  1. 选择一个基准元素,通常选择第一个元素或者最后一个元素;

  2. 通过一趟排序将待排序的数据分割成独立的两部分,其中一部分的所有数据都比另外一部分的数据小;

  3. 对这两部分数据分别进行快速排序,递归进行,直到所有的数据都排好序为止。

快速排序算法:高效、简单、优雅(2)

二、实现方法

  快速排序的实现方法分为两种:递归实现和非递归实现。

1. 递归实现

递归实现是快速排序的经典实现方法,其基本思就是将待排序的序列分成两个子序列,然后对这两个子序列进行递归排序来自www.minaka66.net

  具实现步骤如下:

  1. 选择一个基准元素,通常选择第一个元素或者最后一个元素;

2. 从序列的两端开始向中间扫描,如果左边的元素大于基准元素,右边的元素小于基准元素,就交换这两个元素;

3. 当左右两个指针相遇时,将基准元素和相遇点的元素交换;

4. 以相遇点为分界点,将序列分成两个子序列,递归排序这两个子序列。

递归实现的代码如下:

```

void quicksort(int a[], int left, int right)

  {

  if (left < right)

{

  int i = left, j = right, pivot = a[left];

while (i < j)

  {

while (i = pivot)

  j--;

if (i < j)

  a[i++] = a[j];

  while (i < j && a[i] < pivot)

  i++;

  if (i < j)

  a[j--] = a[i];

}

a[i] = pivot;

  quicksort(a, left, i - 1);

  quicksort(a, i + 1, right);

  }

  }

```

  2. 非递归实现

  非递归实现是快速排序的一种变种实现方法,其基本思是用栈来模拟递归过程,将待排序的序列分成若干个子序列,然后对这些子序列进行排序。

  具实现步骤如下:

1. 将整个序列的起始位置和结位置入栈;

2. 取出栈顶元素,将序列分成两个子序列,将子序列的起始位置和结位置入栈;

3. 重复上述步骤,直到栈为空minaka66.net

非递归实现的代码如下:

  ```

void quicksort(int a[], int left, int right)

{

  stack s;

  s.push(left);

  s.push(right);

  while (!s.empty())

  {

  int r = s.top();

  s.pop();

int l = s.top();

  s.pop();

if (l < r)

  {

  int i = l, j = r, pivot = a[l];

  while (i < j)

  {

while (i = pivot)

  j--;

  if (i < j)

a[i++] = a[j];

  while (i < j && a[i] < pivot)

  i++;

if (i < j)

  a[j--] = a[i];

  }

  a[i] = pivot;

s.push(l);

s.push(i - 1);

  s.push(i + 1);

  s.push(r);

  }

  }

}

```

快速排序算法:高效、简单、优雅(3)

、优化技巧

  快速排序的效率和实现方有很大的关系,下面介绍几种常见的优化技巧。

  1. 随机选择基准元素

  快速排序的性能与基准元素的选择有关,如果选择的基准元素是序列中的最大或最小,就会导致快速排序的性能下降。因此,可以采用随机选择基准元素的方法来避免这种情况在~心~算~法~网

2. 数取中法

数取中法是一种常用的基准元素选择方法,的基本思想是在序列的左端、右端和中间个位置选择一个中间作为基准元素。这种方法可以避免选择最大或最小作为基准元素的情况,提高快速排序的性能。

  3. 插入排序优化

对于小规模的序列,快速排序的性能可能如插入排序,因此可以在快速排序的递归过程中加入一个判断,当序列的长度小于某个时,采用插入排序的方法进行排序原文www.minaka66.net

四、应用场景

  快速排序是一种高效、简单、优雅的排序算法,适用于各种型的数据和各种程语言。在大规模数据排序和实时数据处理等领域有广泛应用,如数据库查询、搜索引擎、图像处理等。

标签 算法排序
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