python递归实现快速排序

在这里插入代码片

python递归实现快速排序

​ 前言：最近正在学习python的一些排序算法实现，在对算法的流程理解后，使用递归完成了快速排序，以下是完整的思路，代码可能不是最完美的，希望能对大家有所帮助。

现对列表 h 排序

h = [9,1,6,3,8,0,12,9]

排序的目的，在于将列表中的每个值放在正确的顺序位置上，

递归实现快速排序原理：
第一步：设定需要排序的列表首项作为目标数据，通过搜索和交换，将比目标数据小的数据交换到目标数据前面，比目标数据大或者相等的数据交换到目标数据后边，
第二步：将目标数据之前的部分和目标数据后边的部分递归进行，直到所有的数据都排好顺序。
详解：

第一步：

target = h[0]   # 目标数据

按照第一步的目标 ：将比目标数据小的数据交换到目标数据前面，比目标数据大或者相等的数据交换到目标数据后边，在不使用其他第三个中间变量的情况下。我们使用交换列表元素的方式完成。

基本思路是：先从列表的右边开始一个一个和目标数据比较，如果遇到比目标数据小的值，就停下来，换从列表的左边一个一个和目标数据比较，如果遇到了大于等于目标数据的值，就将之前找到的较小数和目前的较大数交换位置。

首先用两个变量存储两个搜索方向的下标。

start_index = 0    
end_index = len(h) - 1

​ 接下来从后往前搜索比目标值小的值。设定完成循环的条件除了小于目标值还要大于左边的索引值,最后的下标为end_index的值便为比目标值小的值。

while lst[end_index] >= lst[target] and start_index < end_index:
	end_index -= 1

​ 在上述循环停下来之后，就开始从前往后搜索。最后下标为 start_index 的值便为大于等于目标数的值。

while lst[start_index] < lst[target] and start_index < end_index: 
	start_index += 1

​ 上面的循环也结束后，交换较小目标值和较大的目标值。

lst[start_index], lst[end_index] = lst[end_index], lst[start_index]

​ 上述所有的步骤完成后，就完成了第一步交换，然后循环进行。start_index 和 end_index 也不断接近，直到 两个值相等，停止。

while start_index < end_index:
    while lst[end_index] >= lst[target] and start_index < end_index:
    	end_index -= 1   
    while lst[start_index] < lst[target] and start_index < end_index: 
    	start_index += 1      
    lst[start_index], lst[end_index] = lst[end_index], lst[start_index]

​ 以上循环完成后，start_index = end_index = 目标值应该在的位置，所以，将此位置和目标值交换。

lst[end_index], lst[target] = lst[target], lst[end_index]

​ 到目前位置，第一大步才完整结束。完成了对目标值“排序”的小目标。

第二步：

​ 这一部分，如果对于递归算法不了解，建议先去了解一下递归算法。再继续查看以下内容。

​ 为了使用递归算法，我们现在对以上代码做一个封装.

def quick_sort(lst, target, start_index, end_index):
    while start_index < end_index:
        while lst[end_index] >= lst[target] and start_index < end_index:
            end_index -= 1  
        while lst[start_index] < lst[target] and start_index < end_index: 
            start_index += 1     
        lst[start_index], lst[end_index] = lst[end_index], lst[start_index]   
    lst[end_index], lst[target] = lst[target], lst[end_index]
    # 在这里将要实现目标值后半部分第一个值的"排序"
    # 在这里将要实现目标值前半部分第一个值的"排序"

​ 调用quick_sort函数实现目标值后半部分第一个值的排序过程中，我们只需要确定几个参数即可，

​ lst : lst
​ target：上一次找到的目标值的下一位，即 start_index +1。
​ start_index ：也是上一次找到的目标值的下一位，即 start_index +1。
​ end_index : 每一次的最后元素的下标，是上一次排序最后元素的下标。
因为在排序的过程中end_index和start_index 已经发生了变化，所以，选择在排序之前使用另两个变量做一个存储如下：

last_end_index = end_index 
lat_start_index = start_index

​ 调用quick_sort 完成目标值后半部分第一个值的"排序"

quick_sort(lst, start_index+1, start_index+1, last_end_index) 

​ 同理完成目标值前半部分第一个值的"排序"

quick_sort(lst, lat_start_index+1, lat_start_index+1, start_index-1)

​ 最后不要忘记写递归的停止条件 end_index > start_index

​ 至此，我们完成了递归实现快速排序。
​ 全部代码如下，本人菜鸟新手，感谢各位斧正指导。

def quick_sort(lst, target, start_index, end_index):
    last_end_index = end_index     # 存储开始和结束的索引
    lat_start_index = start_index 
    if end_index > start_index:   # 停止递归的条件
        while start_index < end_index:
            # 从右向左搜索
            while lst[end_index] >= lst[target] and start_index < end_index:
                end_index -= 1
            # 从左向右搜索    
            while lst[start_index] < lst[target] and start_index < end_index: 
                start_index += 1          
            lst[start_index], lst[end_index] = lst[end_index], lst[start_index]  # 交换较大值和较小值   
        lst[end_index], lst[target] = lst[target], lst[end_index]    # 交换中心点和基准点的值      
        quick_sort(lst, start_index+1, start_index+1, last_end_index)  # 排右半部分的顺序 
        quick_sort(lst, lat_start_index+1, lat_start_index+1, start_index-1) # 排左半部分的顺序

if __name__ == "__main__":   
    h = [9,1,6,3,8,0,12,9]
    quick_sort(h, 0, 0, len(h)-1) 
    print(lst)