快速排序
一、介绍
快速排序和合并排序有点类似,两者可以相互比较。快速排序也是像合并排序那样将整个序列分成两段分别进行排序。但是快速排序没有合并排序的合并过程。
该算法是1960 年C.A.R.Hoard提出的一个非常好的排序算法。快速排序算法需要选择一个划分元素,把小于划分元素的元素放在它的左边,大于它的元素放在右边,这样就分成了左右两端,在对左右两段进行排序。
从上面可以得出,划分元素的选择是一个瓶颈。算法的效率取决于划分元素的选择。
二、实现
这里只给出快速排序的递归实现,该算法由两个函数组成,一个是划分函数,另外一个是递归处理函数。
(1)划分函数
/*划分函数*/ //s和t是划分段的起止下标,K是划分元素最终位置 void partition(int a[], int s,int t,int &k) { int i,j,x; x=a[s]; //取划分元素 i=s; //扫描指针初值 j=t; do { while((a[j]>=x)&&i<j) j--; //从右向左扫描 if(i<j) a[i++]=a[j]; //小元素向左移 while((a[i]<x)&&i<j) i++; //从左向右扫描 if(i<j) a[j--]=a[i]; //大元素向右移 }while(i<j); //直到指针i与j相等 a[i]=x; //划分元素就位 k=i; }
(1)递归函数
void quick_sort(int a[],int i,int j) { //i和j是划分段的起止下标 int k; if(i<j) { partition(a,i,j,k); //调用划分函数对其划分 quick_sort(a,i,k-1); //递归的处理左段 quick_sort(a,k+1,j); //递归的处理右段 } }
调用方法:
void main() { int a[]={20,13,4,2,87,9,8,5,46,26}; int Len=sizeof(a)/sizeof(int); quick_sort(a,0,Len-1); printf("排序后为:\n"); for(int i=0;i<Len;i++) printf("%d ",a[i]); }
三、复杂性
快速排序的平均复杂度和合并排序是一样的,都是O(n*log(n)),但是最坏情况下为O(n2),这和冒泡排序是一样的。很明显,最坏的情况是输入数据是已经排好序的,但是在实际情况下很少出现这样的情况。
三、应用
(1)为什么用快速排序
1.因为快速排序的递归实现很简单
2.在一般情况下,快速排序的速度和合并排序一样,都是O(n*log(n))
3.该方法不需要合并过程
(2)为什么不用快速排序
1.因为在最坏情况下,该方法和冒泡排序一样,很慢
2.迭代的实现很困难。
3.对于某些数据类型,有其他更快的排序方法。
总结:
输入数据次序越乱,所选划分元素值的随机性越好,排序速度越快,反之,输入数据越有序,排序速度越慢,可见快速排序不是一种自然的排序算法。
即使采用前面介绍的选取中值的方法,也无法保证划分产生的子2问题大小完全平衡。至多能改变算法平均的时间性能,无法改变最坏情况的时间性能。在最坏情况下,快速排序的时间复杂度总是O(n2)。