【資料結構與演算法】 ---快速排序
快速排序流程:
1.從數列中挑出一個基準值
2.將所有比基準值小的擺放在基準前面,所有比基準值大的擺在後面(相同的數可以放到任一邊);在這個分割槽退出之後,該基準就處於數列的中間位置。
3.遞迴地把“基準值前面的子數列”和“基準值後面的子數列”進行排序。
下面以數列a={30,40,60,10,20,50}為例,演示它的快速排序過程(如下圖)。
上圖只是給出了第1趟快速排序的流程。在第1趟中,設定x=a[i],即x=30。
(01) 從"右 --> 左"查詢小於x的數:找到滿足條件的數a[j]=20,此時j=4;然後將a[j]賦值a[i],此時i=0;接著從左往右遍歷。
(02) 從"左 --> 右"查詢大於x的數:找到滿足條件的數a[i]=40,此時i=1;然後將a[i]賦值a[j],此時j=4;接著從右往左遍歷。
(03) 從"右 --> 左"查詢小於x的數:找到滿足條件的數a[j]=10,此時j=3;然後將a[j]賦值a[i],此時i=1;接著從左往右遍歷。
(04) 從"左 --> 右"查詢大於x的數:找到滿足條件的數a[i]=60,此時i=2;然後將a[i]賦值a[j],此時j=3;接著從右往左遍歷。
(05) 從"右 --> 左"查詢小於x的數:沒有找到滿足條件的數。當i>=j時,停止查詢;然後將x賦值給a[i]。此趟遍歷結束!
按照同樣的方法,對子數列進行遞迴遍歷。最後得到有序陣列!
java程式碼如下:
package poi; public class quickSort { /** * 快速排序 * * 引數說明: * * @param a 待排序的陣列 * @param m 陣列的左邊界(例如,從其實位置開始排序,則m=0) * @param n 陣列的有邊界 (例如:排序截至到陣列的末尾,則r=a.length-1) */ public static void quickSort(int[] a,int m,int n) { //如果陣列的左邊界小於有邊界 if(m<n) { int i,j,x; i = m;//將陣列左邊界賦值給i j = n;//將陣列有邊界賦值給j x = a[i];//選中x值 System.out.println("i:"+i+",j:"+j+",x:"+x); while(i<j) {//當陣列左邊界的下標小於右邊界的下標 while(i<j && a[j]>x) j--; //從右往左找第一個小於x的數 if(i<j){ a[i++] = a[j];//將從右邊往左邊找到第一個小於x的數,賦值給a[i++] } while(i<j && a[i]<x) i++; //從左向右找到第一個大於x的數 if(i<j) { a[j--]=a[i]; } } a[i] = x; quickSort(a,m,i-1);//對子數列呼叫遞迴 quickSort(a,i+1,n); } } public static void main(String[] args) { int i; int a[] = {30,40,60,10,20,50}; quickSort(a,0,a.length-1); for(i=0;i<a.length;i++) { System.out.println(a[i]); } } }
快速排序的時間複雜度和穩定性
快讀排序的穩定性
快讀排序是不穩定的演算法,它不滿足穩定演算法的定義。
快速排序時間複雜度
快速排序的時間複雜度在最壞的情況下是O(N²),平均的時間複雜度是O(N*lgN).
這句話很好理解:假設被排序的數列中有N個數。遍歷一次的時間複雜度是O(N),需要遍歷多少次呢?至少lg(N+1)次,最對N次。
1)為什麼最少是lg(N+1)次?快讀排序是採用的分治法進行遍歷的,我們將它看作一棵二叉樹,它需要遍歷的次數就是二叉樹的深度,而根據完全二叉樹的定義,它的深度至少是lg(N+1)。因此,快速排序的遍歷次數最少是lg(N+1)次。
2)為什麼最多是N次?這個應該非常簡單,還是將快速排序看作一顆二叉樹,它的深度最大是N。因此,快宿排序的遍歷次數最多是N次。