python 经典算法之--快速排序算法(Quick Sort Algorithm)

快速排序是一种基于分治思想的高效排序算法。它的基本思想是选择一个基准数，将待排序的元素按照基准数进行分割，并分别对分割后的两个子序列进行递归排序，直到整个序列有序为止。

快速排序的时间复杂度为O(nlogn)，是目前比较快的排序算法之一。

快速排序是一种基于分治思想的排序算法，通过递归将问题分解成小问题，然后将小问题的解合并得到原问题的解，其基本思想如下：

1. 选取一个基准元素（pivot），通常选取第一个或者最后一个元素作为基准元素；
2. 将序列中比基准元素小的元素移到基准元素的左边，比基准元素大的元素移到基准元素的右边；
3. 对基准元素左右两部分分别递归进行快速排序。

具体实现可以采用双指针法，初始时low指针指向序列的第一个元素，high指针指向序列的最后一个元素，以low指针指向的元素作为基准元素，从high指针向左扫描，找到第一个小于等于基准元素的元素A，然后从low指针向右扫描，找到第一个大于等于基准元素的元素B，将A和B交换位置，重复上述过程直到low指针和high指针重合，最后将基准元素和重合点的元素交换位置即可完成一次快速排序。

以下是一个使用快速排序算法解决生活中的例子：

假设你有一组考试成绩，需要对其进行排序，找出最高分和最低分。

首先，我们需要定义一个基准数，可以随便选择一组成绩中的某个数作为基准数。以第一个成绩为基准数，将其与其他成绩进行比较，将小于基准数的成绩放在左边，大于基准数的成绩放在右边。然后，对左边和右边的成绩分别进行同样的排序操作，最终得到成绩的有序序列。

下面是使用Python实现的快速排序算法：

def quick_sort(scores):
    if len(scores) <= 1:
        return scores
    else:
        pivot = scores[0]  # 选择第一个成绩作为基准数
        left = []
        right = []
        for score in scores[1:]:
            if score < pivot:
                left.append(score)
            else:
                right.append(score)
        return quick_sort(left) + [pivot] + quick_sort(right)

scores = [85, 92, 78, 89, 96, 80, 82]
sorted_scores = quick_sort(scores)
print(sorted_scores)
print("最高分：", sorted_scores[-1])
print("最低分：", sorted_scores[0])

输出结果：

[78, 80, 82, 85, 89, 92, 96]
最高分： 96
最低分： 78

在上面的代码中，我们首先定义了一个quick_sort函数，它接受一个成绩列表作为参数。如果成绩列表长度为1或0，直接返回该列表。否则，选择第一个成绩作为基准数，将小于基准数的成绩放在左边，大于基准数的成绩放在右边，然后对左边和右边的成绩分别进行递归排序，最终将左边、基准数、右边合并成一个有序序列。最后，我们输出最高分和最低分。