快速排序算法Python实现

快速排序原理和步骤

快速排序是一种高效的排序算法,基于分治法(Divide and Conquer)来实现。其基本思想是通过一次排序将数组分成两部分,其中一部分的所有元素都小于另一部分,然后递归地对这两部分进行排序。以下是快速排序的详细步骤:

1. 选择基准元素

首先,从数组中选择一个基准元素(pivot)。基准元素的选择方法有多种,例如选择第一个元素、最后一个元素、中间元素或随机选择一个元素。基准元素用于将数组分成两部分。

2. 分区

通过遍历数组,将所有小于基准元素的元素放到基准元素的左边,所有大于基准元素的元素放到基准元素的右边。这个过程称为分区(partitioning)。分区后,基准元素的位置是其在最终排序数组中的正确位置。

3. 递归排序

对基准元素左边的子数组和右边的子数组分别递归地应用快速排序。这个过程将不断分割和排序子数组,直到所有子数组的长度为1,表示数组已经有序。

4. 合并

由于快速排序是原地排序(in-place sorting),不需要额外的合并步骤。递归过程结束后,整个数组已经有序。

快速排序的完整步骤

  1. 选择基准: 选择一个基准元素。
  2. 分区: 将数组分成两部分,一部分小于基准元素,另一部分大于基准元素。
  3. 递归排序: 递归地对基准元素左边和右边的子数组进行排序。
  4. 完成: 递归结束后,数组有序。

快速排序的伪代码

cpp 复制代码
void quickSort(vector<int>& arr, int low, int high) {
    if (low < high) {
        // 获取分区点
        int pi = partition(arr, low, high);

        // 对分区点左边的子数组进行递归排序
        quickSort(arr, low, pi - 1);

        // 对分区点右边的子数组进行递归排序
        quickSort(arr, pi + 1, high);
    }
}

int partition(vector<int>& arr, int low, int high) {
    // 选择最后一个元素作为基准
    int pivot = arr[high];
    int i = (low - 1);

    for (int j = low; j <= high - 1; j++) {
        // 如果当前元素小于或等于基准
        if (arr[j] <= pivot) {
            i++;
            // 交换 arr[i] 和 arr[j]
            swap(arr[i], arr[j]);
        }
    }
    // 交换 arr[i + 1] 和 arr[high] (或基准)
    swap(arr[i + 1], arr[high]);
    return (i + 1);
}

Python实现:

python 复制代码
def quick_sort(arr):
    """
    对数组进行快速排序
    :param arr: 待排序的数组
    :return: 已排序的数组
    """
    # 如果数组的长度为0或1,直接返回数组
    if len(arr) <= 1:
        return arr

    # 选择数组的最后一个元素作为基准
    pivot = arr[-1]

    # 定义两个空列表,分别存放小于和大于基准的元素
    left = []
    right = []

    # 遍历数组(不包括最后一个元素,即基准)
    for element in arr[:-1]:
        if element < pivot:
            left.append(element)
        else:
            right.append(element)

    # 递归地对左右两个子数组进行快速排序,并合并
    return quick_sort(left) + [pivot] + quick_sort(right)
相关推荐
Stick_ZYZ3 分钟前
从 Prompt 到 Context Engineering:Agent 真正稳定的关键
大数据·人工智能·算法·ai·prompt
ZHW_AI课题组6 分钟前
使用Stable Diffusion v1.5文本引导与无分类器引导(CFG)算法实现条件生成图片
人工智能·python·算法·机器学习·stable diffusion
盼小辉丶7 分钟前
OpenCV-Python实战(25)——基于深度传感器与凸性分析打造实时手势识别系统
人工智能·python·opencv·计算机视觉
金融大 k12 分钟前
行情数据接入 MCP:Claude Code / Cursor 工具描述怎么写才不踩坑
人工智能·python·websocket·行情 api
黎阳之光18 分钟前
数字孪生赋能智慧油站建设|黎阳之光全场景可视化安防管控平台落地应用
大数据·物联网·算法·安全·数字孪生
张彦峰ZYF21 分钟前
深入 LangGraph State:Reducer 是如何让状态“自动合并”的
人工智能·python·大模型·langgraph
cpp_250123 分钟前
P11375 [GESP202412 六级] 树上游走
数据结构·c++·算法·题解·洛谷·树形结构·gesp六级
小雨下雨的雨27 分钟前
鸿蒙PC用Electron框架 实现 房产交易系统核心算法深度解析
前端·javascript·算法·华为·electron·鸿蒙系统
CQU_JIAKE27 分钟前
6.3[a]
算法
此生决int27 分钟前
算法从入门到精通——字符串
数据结构·c++·算法·蓝桥杯