基本思想
快速排序(Quicksort)是对冒泡排序的一种改进。由C.A. R.Hoare在1962年提出。它的基本思想是:通过一趟排序将要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所有数据都要小,然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序,整个排序过程可以递归进行,以此达到整个数据变成有序序列。
特点:
- 不稳定
-
最坏情况下时间复杂度O(n^2)
-
空间开销O(log(n))
针对数据规模较小时递归开销较大的情况,当数据规模缩小到一定值(50)不再使用快排,由于块与块之间有序,块内部无序,使用插入排序效率较高
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算法过程
设要排序的数组是A[0]……A[N-1],首先任意选取一个数据(通常选用第一个数据)作为关键数据,然后将所有比它小的数都放到它前面,所有比它大的数都放到它后面,这个过程称为一趟快速排序。一趟快速排序的算法是:
1)设置两个变量I、J,排序开始的时候:I=1,J=N-1;
2)以第一个数组元素作为关键数据,赋值给X,即X=A[0];
3)从J开始向前搜索,即由后开始向前搜索(J=J-1),找到第一个小于X的值,让该值与X交换;
4)从I开始向后搜索,即由前开始向后搜索(I=I+1),找到第一个大于X的值,让该值与X交换;
5)重复第3、4步,直到 I=J;
例如:待排序的数组A的值分别是:(初始关键数据:X=49)
A[0] 、 A[1]、 A[2]、A[3]、 A[4]、 A[5]、 A[6]:
49 38 65 97 76 13 27
进行第一次交换后: 27 38 65 9776 13 49
( 按照算法的第三步从后面开始找)
进行第二次交换后: 27 38 49 9776 13 65
(按照算法的第四步从前面开始找>X的值,65>49,两者交换,此时:I=3 )
进行第三次交换后: 27 38 13 9776 49 65
(按照算法的第五步将又一次执行算法的第三步从后开始找
进行第四次交换后: 27 38 13 4976 97 65
(按照算法的第四步从前面开始找大于X的值,97>49,两者交换,此时:J=4 )
此时再执行第三步的时候就发现I=J,从而结束一躺快速排序,那么经过一趟快速排序之后的结果是:2738 13 49 76 97 65,即所以大于49的数全部在49的后面,所以小于49的数全部在49的前面。
快速排序就是递归调用此过程——在以49为中点分割这个数据序列,分别对前面一部分和后面一部分进行类似的快速排序,从而完成全部数据序列的快速排序,最后把此数据序列变成一个有序的序列,根据这种思想对于上述数组A的快速排序的全过程如图6所示:
初始状态 {49 38 65 97 7613 27}
进行一次快速排序之后划分为 {27 3813} 49 {76 97 65}
分别对前后两部分进行快速排序 {27 3813} 经第三步和第四步交换后变成 {13 27 38} 完成排序。
{76 97 65}经第三步和第四步交换后变成 {65 76 97} 完成排序。
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变种算法
快速排序(Quicksort)有三个值得一提的变种算法,这里进行一些简要介绍:
平衡快排(Balancedquicksort): 每次尽可能地选择一个能够代表中值的元素作为关键数据,然后遵循普通快排的原则进行比较、替换和递归。 外部快排(Externalquicksort):与普通快排不同的是,关键数据是一段buffer,首先将之前和之后的M/2个元素读入buffer并对该buffer中的这些元素进行排序,然后从被排序数组的开头(或者结尾)读入下一个元素,假如这个元素小于buffer中最小的元素,把它写到最开头的空位上;假如这个元素大于buffer中最大的元素,则写到最后的空位上;否则把buffer中最大或者最小的元素写入数组,并把这个元素放在buffer里。保持最大值低于这些关键数据,最小值高于这些关键数据,从而避免对已经有序的中间的数据进行重排。完成后,数组的中间空位必然空出,把这个buffer写入数组中间空位。然后递归地对外部更小的部分,循环地对其他部分进行排序。三路基数快排(Three-way
radixquicksort,也称作multikey quicksort、multi-key quicksort): 结合了基数排序(radixsort,如一般的字符串比较排序就是基数排序)和快排的特点,是字符串排序中比较高效的算法。该算法被排序数组的元素具有一个特点,即multikey,如一个字符串,每个字母可以看作是一个key。算法每次在被排序数组中任意选择一个元素作为关键数据,首先仅考虑这个元素的第一个key(字母),然后把其他元素通过key的比较分成小于、等于、大于关键数据的三个部分。然后递归地基于这一个key位置对“小于”和“大于”部分进行排序,基于下一个key对“等于”部分进行排序。
c++中的QSORT
template<typenameBidirectionalIterator, typename Compare>
voidquick_sort(BidirectionalIterator first, BidirectionalIterator last, Comparecmp)
{
if (first != last)
{
typedef typenameiterator_traits<BidirectionalIterator>::value_type value_type;
value_type tmp =*left;
BidirectionalIteratorleft = first;
BidirectionalIteratorright = last;
while (left != right)
{
while (left != right&& cmp(tmp, *right))
{
right--;
}
*left = *right;
while (left != right&& cmp(*left, tmp))
{
left++;
}
*right = *left;
}
*left = tmp;
quick_sort(first,left--, cmp);
quick_sort(left++,last, cmp);
}
}
template<typenameBidirectionalIterator>
voidquick_sort(BidirectionalIterator first, BidirectionalIterator last)
{
quick_sort(first,last, std::less_equal< typenameiterator_traits<BidirectionalIterator>::value_type >() );
}
Java中的Qsort
public classQuickSort {
/**
* 快速排序
*/
public static voidmain(String[] args) {
Random random=newRandom();
int[] pData=newint[10];
for(inti=0;i<pData.length;i++){ //随机生成10个排序数
Integer a=random.nextInt(100);
pData[i]= a;
System.out.print(pData[i]+"");
}
System.out.println();
int left=0;
intright=pData.length-1;
Sort(pData,left,right);
for(inti=0;i<pData.length;i++){
System.out.print(pData[i]+"");
}
System.out.println();
}
public static int[]Sort(int[] pData, int left, int right){
int middle,strTemp;
int i = left;
int j = right;
middle =pData[(left+right)/2];
do{
while((pData[i]<middle)&& (i<right))
i++;
while((pData[j]>=middle)&& (j>left))
j--;
if(i<=j){
strTemp = pData[i];
pData[i] = pData[j];
pData[j] = strTemp;
i++;
j--;
}
for(intk=0;k<pData.length;k++){
System.out.print(pData[k]+"");
}
System.out.println();
}while(i<j);//如果两边扫描的下标交错,完成一次排序
if(left<j)
Sort(pData,left,j);//递归调用
if(right>i)
Sort(pData,i,right);//递归调用
return pData;
}
}
C#中的Qsort
static voidqsort(int[] a, int left, int right)
{
int l, r, pivot,temp;
l = left;
r = right;
pivot = a[(l + r) /2];
while (l < r)
{
while (a[l] <pivot) ++l;
while (a[r] >pivot) --r;
if (l >= r) break;
temp = a[l];
a[l] = a[r];
a[r] = temp;
if (a[l] != pivot)++l;
if (a[r] != pivot)--r;
}
if (l == r) ++l;
if (left < r)qsort(a, left, l - 1);
if (l < right)qsort(a, r + 1, right);
}
Pastedfrom <http://baike.baidu.com/view/19016.html?fromTaglist>
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