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快速排序是由东尼·霍尔所发展的一种排序算法。在平均状况下,排序 n 个项目要Ο(n log n)次比较。在最坏状况下则需要Ο(n2)次比较,但这种状况并不常见。事实上,快速排序通常明显比其他Ο(n log n) 算法更快,因为它的内部循环(inner loop)可以在大部分的架构上很有效率地被实现出来。
快速排序使用分治法(Divide and conquer)策略来把一个串行(list)分为两个子串行(sub-lists)。
从数列中挑出一个元素,称为 “基准”(pivot),
重新排序数列,所有元素比基准值小的摆放在基准前面,所有元素比基准值大的摆在基准的后面(相同的数可以到任一边)。在这个分区退出之后,该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区(partition)操作。
递归地(recursive)把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。
递归的最底部情形,是数列的大小是零或一,也就是永远都已经被排序好了。虽然一直递归下去,但是这个算法总会退出,因为在每次的迭代(iteration)中,它至少会把一个元素摆到它最后的位置去。
快速排序是基于分治模式处理的,对一个典型子数组A[p…r]排序的分治过程为三个步骤:
1.分解:
A[p..r]被划分为俩个(可能空)的子数组A[p ..q-1]和A[q+1 ..r],使得
A[p ..q-1] <= A[q] <= A[q+1 ..r]
2.解决:通过递归调用快速排序,对子数组A[p ..q-1]和A[q+1 ..r]排序。
3.合并。
快速排序伪代码(来自算法导论)
QUICK_SORT(A,p,r) if(p<r) then q <—— PARTITION(A,p,r) QUICK_SORT(A,p,q-1) QUICK_SORT(A,q+1,r) //核心函数,对数组A[p,r]进行就地重排,将小于A[r]的数移到数组前半部分,将大于A[r]的数移到数组后半部分。 PARTITION(A,p,r) pivot <—— A[r] i <—— p-1 for j <—— p to r-1 do if A[j] < pivot i <—— i+1 exchange A[i]<——>A[j] exchange A[i+1]<——>A[r] return i+1
示例:对以下数组,进行快速排序,下图示出了patition过程。
2 8 7 1 3 5 6 4(主元)
#include <stdio.h> int partition(int *arr,int low,int high) { int pivot=arr[high]; int i=low-1; int j,tmp; for(j=low;j<high;++j) if(arr[j]<pivot){ tmp=arr[++i]; arr[i]=arr[j]; arr[j]=tmp; } tmp=arr[i+1]; arr[i+1]=arr[high]; arr[high]=tmp; return i+1; } void quick_sort(int *arr,int low,int high) { if(low<high){ int mid=partition(arr,low,high); quick_sort(arr,low,mid-1); quick_sort(arr,mid+1,high); } } //test int main() { int arr[10]={1,4,6,2,5,8,7,6,9,12}; quick_sort(arr,0,9); int i; for(i=0;i<10;++i) printf("%d ",arr[i]); }
最坏情况发生在划分过程产生的俩个区域分别包含n-1个元素和一个0元素的时候,
即假设算法每一次递归调用过程中都出现了,这种划分不对称。那么划分的代价为O(n),
因为对一个大小为0的数组递归调用后,返回T(0)=O(1)。
估算法的运行时间可以递归的表示为:
T(n)=T(n-1)+T(0)+O(n)=T(n-1)+O(n).
可以证明为T(n)=O(n^2)。
因此,如果在算法的每一层递归上,划分都是最大程度不对称的,那么算法的运行时间就是O(n^2)。
最快情况下,即PARTITION可能做的最平衡的划分中,得到的每个子问题都不能大于n/2.
因为其中一个子问题的大小为| n/2 |。另一个子问题的大小为|-n/2-|-1.
在这种情况下,快速排序的速度要快得多:
T(n)<=2T(n/2)+O(n).可以证得,T(n)=O(nlgn)。
来自:
http://www.cricode.com/970.html
快速排序算法:
坐在马桶上看算法:快速排序: