Go语言实战案例-快速排序实现

排序算法是数据结构与算法中的核心内容，而**快速排序（Quick Sort）**则是其中效率非常高的一种。它在平均情况下的时间复杂度为 O(n log n)，并且采用分治法实现，非常适合递归思想教学与工程实践。

一、快速排序简介

快速排序通过以下步骤实现：

1. 从数组中选取一个基准元素（pivot）
1. 将比它小的元素放左边，比它大的放右边（分区 partition）
1. 对左子数组和右子数组递归排序

特点：

• 时间复杂度：
- • 最优：O(n log n)
- • 最坏：O(n²)（极端不均匀划分时）
• 空间复杂度：O(log n)（递归调用栈）
• 排序方式：原地排序、非稳定排序

二、Go语言实现快速排序（整数切片）

我们先实现一个基础版：排序 []int 切片。

1. 快速排序函数

go 复制代码

package sortalgo

func QuickSort(arr []int) {
    if len(arr) < 2 {
        return
    }
    quickSort(arr, 0, len(arr)-1)
}

2. 递归核心逻辑

sql 复制代码

func quickSort(arr []int, left, right int) {
    if left >= right {
        return
    }
    pivotIndex := partition(arr, left, right)
    quickSort(arr, left, pivotIndex-1)
    quickSort(arr, pivotIndex+1, right)
}

3. 分区函数（Lomuto 分区法）

css 复制代码

func partition(arr []int, left, right int) int {
    pivot := arr[right]  // 选取最后一个元素作为 pivot
    i := left - 1         // i 代表小于 pivot 的边界
    for j := left; j < right; j++ {
        if arr[j] <= pivot {
            i++
            arr[i], arr[j] = arr[j], arr[i]
        }
    }
    arr[i+1], arr[right] = arr[right], arr[i+1]  // 把 pivot 放到正确位置
    return i + 1
}

三、使用示例

go 复制代码

package main

import (
    "fmt"
    "sortalgo"
)

func main() {
    arr := []int{9, 2, 5, 3, 7, 1, 8}
    fmt.Println("原始数组：", arr)
    
    sortalgo.QuickSort(arr)
    
    fmt.Println("排序后：", arr)
}

输出：

css 复制代码

原始数组： [9 2 5 3 7 1 8]
排序后： [1 2 3 5 7 8 9]

四、进阶扩展

✅ 泛型版本（Go 1.18+）

如果你想让快速排序支持任意类型，比如 []float64 或 []string，可以用泛型 + 比较函数：

css 复制代码

func QuickSortGeneric[T any](arr []T, less func(a, b T) bool) {
    var qsort func(left, right int)
    qsort = func(left, right int) {
        if left >= right {
            return
        }
        pivot := arr[right]
        i := left - 1
        for j := left; j < right; j++ {
            if less(arr[j], pivot) {
                i++
                arr[i], arr[j] = arr[j], arr[i]
            }
        }
        arr[i+1], arr[right] = arr[right], arr[i+1]
        pivotIndex := i + 1
        qsort(left, pivotIndex-1)
        qsort(pivotIndex+1, right)
    }
    if len(arr) > 1 {
        qsort(0, len(arr)-1)
    }
}

调用示例：

go 复制代码

QuickSortGeneric([]string{"pear", "apple", "banana"}, func(a, b string) bool {
    return a < b
})

五、总结

通过本篇实战，你已经掌握了：

• 快速排序的核心原理：选 pivot、分区、递归排序
• 如何用 Go 语言实现快速排序
• 如何扩展成泛型排序函数，适用于不同类型数据

快速排序是许多语言标准库（包括 Go sort 包）中核心排序算法的底层实现之一，掌握它对理解排序机制和编写高效代码至关重要。