请说明快速排序算法的原理,简述快速排序算法

  请说明快速排序算法的原理,简述快速排序算法

  1.原理介绍快速排序是一种排序算法,比选择性排序快很多。它主要基于“分而治之”的思想对集合进行排序。本文将对该算法进行分析。

  2.分而治之(DC) DC的思想主要是指利用递归不断缩小要处理问题的规模,最终使问题变得容易解决。使用DC解决问题的过程包括两个步骤。

  (1)找出递归的终止条件,该条件必须尽可能简单(称为基线

  条件)。

  (2)不断分解问题(或缩小规模),直到满足递归终止条件(称为归纳条件)。

  为了便于理解,举个例子。

  假设有一个数组A=[2,4,6]。如果你想计算一个的所有元素的和,你可以用两种方法。

  遍历a,把结果一个一个加起来。利用DC思想,通过不断缩小集合的规模,最后把每次递归的结果加起来。该过程如下

  代码如下:

  //利用dc的思想计算一个数组元素的和func Sum(ints[]int)int { iflen(ints)==1 {//当集合中只有一个元素时,返回结果return ints[0]} subrar:=ints[1:]//每有一次递归,传递一个和的集合个数就比上一个少一个元素。

  确定递归的终止条件:对于排序操作,如果数组为空或者只包含一个元素,那么只需要不排序就原样返回数组。因此,空数组或只有一个元素可以用作循环结束的条件。

  如果不满足递归终止条件,您需要分解数组并执行以下操作,直到满足递归终止条件。

  2.1.从数组中选择一个元素。这个元素称为参考值。

  2.2.将数组分成两个子数组:小于参考值的元素和大于参考值的元素。

  2.3.对步骤2中生成的两个子数组进行快速排序操作。

  假设你要对[2,1,3,5,4]进行排序,选择3作为参考值,那么过程大致如下:

  对于快速排序,在基线条件下,我证明了该算法对于空数组或包含

  元素数组起作用。在归纳条件下,如果快速排序适用于包含一个元素的数组,它也适用于包含两个元素的数组。如果它适用于包含两个元素的数组,那么它也适用于包含三个元素的数组,依此类推。因此,可以看出快速排序适用于任何长度的数组。

  4.运行时间分析。快速排序的平均运行时间复杂度为O(n log n),但在最坏的情况下,其复杂度将为O(n ^ 2)。下面分析两个案例。

  4.1最坏的情况我们来看看最坏的情况会在什么时候发生。考虑以下顺序:

  快速排序的性能很大程度上取决于您选择的基准值。假设你总是使用第一个元素作为参考值,你必须

  阵列是有序的。因为快速排序并不检查输入数组是否有序,仍然尝试排序,这需要N层的运算,每层需要比较N个数。所以算法的复杂度是O (n 2)

  4.2在最佳情况下,考虑以下顺序:

  该图也对有序数组进行排序,但每次都选择中间的元素作为参考值。此时,递归次数变为3次(logN),每次需要比较N个元素,因此算法复杂度为O(n log n)。

  5.代码实现为了简单演示,代码总是选择第一个元素作为基准值。

  Python版本:

  def quick sort(array):if len(array)2:返回array else:pivot=array[0]less=[I for I in array[1:]if I=pivot]greater=[I for I in array[1:]I pivot]返回快速排序(less) [pivot]快速排序(greater)打印快速排序([3,5,6,2,6,2])总结DC会逐步分解问题当使用DC处理列表时,基线条件可能是一个空数组或者只包含一个元素。

  素数元素的数组。快速排序的平均运行时间为O(n log n)。数组排序时,总是选择第一个元素作为参考值,快速排序会是最坏的情况;当数组排序时,中间的元素总是被选为参考值,快速排序将是最好的情况。

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