Python实现的数据结构与算法之快速排序详解

 更新时间:2015年04月22日 15:40:23   作者:RussellLuo  
这篇文章主要介绍了Python实现的数据结构与算法之快速排序,详细分析了快速排序的原理与Python实现技巧,需要的朋友可以参考下

本文实例讲述了Python实现的数据结构与算法之快速排序。分享给大家供大家参考。具体分析如下:

一、概述

快速排序(quick sort)是一种分治排序算法。该算法首先 选取 一个划分元素(partition element,有时又称为pivot);接着重排列表将其 划分 为三个部分:left(小于划分元素pivot的部分)、划分元素pivot、right(大于划分元素pivot的部分),此时,划分元素pivot已经在列表的最终位置上;然后分别对left和right两个部分进行 递归排序

其中,划分元素的 选取 直接影响到快速排序算法的效率,通常选择列表的第一个元素或者中间元素或者最后一个元素作为划分元素,当然也有更复杂的选择方式;划分 过程根据划分元素重排列表,是快速排序算法的关键所在,该过程的原理示意图如下:

<-- 选取划分元素 -->

<-- 划分过程 -->

<-- 划分结果 -->

快速排序算法的优点是:原位排序(只使用很小的辅助栈),平均情况下的时间复杂度为 O(n log n)。快速排序算法的缺点是:它是不稳定的排序算法,最坏情况下的时间复杂度为 O(n2)。

二、Python实现

1、标准实现

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
def stdQuicksort(L):
  qsort(L, 0, len(L) - 1)
def qsort(L, first, last):
  if first < last:
    split = partition(L, first, last)
    qsort(L, first, split - 1)
    qsort(L, split + 1, last)
def partition(L, first, last):
  # 选取列表中的第一个元素作为划分元素
  pivot = L[first]
  leftmark = first + 1
  rightmark = last
  while True:
    while L[leftmark] <= pivot: 
 # 如果列表中存在与划分元素pivot相等的元素,让它位于left部分
     # 以下检测用于划分元素pivot是列表中的最大元素时,
  #防止leftmark越界
      if leftmark == rightmark:
        break
      leftmark += 1
    while L[rightmark] > pivot:
      # 这里不需要检测,划分元素pivot是列表中的最小元素时,
      # rightmark会自动停在first处
      rightmark -= 1
    if leftmark < rightmark:
      # 此时,leftmark处的元素大于pivot,
   #而rightmark处的元素小于等于pivot,交换二者
      L[leftmark], L[rightmark] = L[rightmark], L[leftmark]
    else:
      break
  # 交换first处的划分元素与rightmark处的元素
  L[first], L[rightmark] = L[rightmark], L[first]
  # 返回划分元素pivot的最终位置
  return rightmark

2、Pythonic实现

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
def pycQuicksort(L):
  if len(L) <= 1: return L
  return pycQuicksort([x for x in L if x < L[0]]) + \
      [x for x in L if x == L[0]] + \
      pycQuicksort([x for x in L if x > L[0]])

对比 标准实现 可以看出,Pythonic实现 更简洁、更直观、更酷。但需要指出的是,Pythonic实现 使用了Python中的 列表解析 (List Comprehension,也叫列表展开、列表推导),每一次 递归排序 都会产生新的列表,因此失去了快速排序算法本来的 原位排序 的优点。

三、算法测试

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
if __name__ == '__main__':
  L = [54, 26, 93, 17, 77, 31, 44, 55, 20]
  M = L[:]
  print('before stdQuicksort: ' + str(L))
  stdQuicksort(L)
  print('after stdQuicksort: ' + str(L))
  print('before pycQuicksort: ' + str(M))
  print('after pycQuicksort: ' + str(pycQuicksort(M)))

运行结果:

$ python testquicksort.py
before stdQuicksort: [54, 26, 93, 17, 77, 31, 44, 55, 20]
after stdQuicksort: [17, 20, 26, 31, 44, 54, 55, 77, 93]
before pycQuicksort: [54, 26, 93, 17, 77, 31, 44, 55, 20]
after pycQuicksort: [17, 20, 26, 31, 44, 54, 55, 77, 93]

希望本文所述对大家的Python程序设计有所帮助。

相关文章

  • python中time.ctime()实例用法

    python中time.ctime()实例用法

    在本篇内容里小编给大家整理的是一篇关于python中time.ctime()实例用法内容,有兴趣的朋友们可以跟着学习参考下。
    2021-02-02
  • Python标准库之urllib和urllib3的使用及说明

    Python标准库之urllib和urllib3的使用及说明

    这篇文章主要介绍了Python标准库之urllib和urllib3使用及说明,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教
    2022-12-12
  • python如何派生内置不可变类型并修改实例化行为

    python如何派生内置不可变类型并修改实例化行为

    这篇文章主要为大家详细介绍了python如何派生内置不可变类型并修改实例化行为,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下
    2018-03-03
  • Python基础面向对象之继承与派生详解

    Python基础面向对象之继承与派生详解

    这篇文章主要为大家介绍了Python基础面向对象之继承与派生详解,有需要的朋友可以借鉴参考下,希望能够有所帮助,祝大家多多进步,早日升职加薪
    2022-11-11
  • Python模板的使用详细讲解

    Python模板的使用详细讲解

    Django 模板是使用 Django 模板语言标记的一个文本文档或Python字符串。模板引擎可以识别和解释一些构造。主要是变量和标签。模板是通过上下文来渲染的。渲染用变量的值替换变量,变量的值在上下文中查找,并执行标签。其他的一切都按原样输出
    2022-10-10
  • python pandas时序处理相关功能详解

    python pandas时序处理相关功能详解

    这篇文章主要介绍了python pandas时序处理相关功能详解的相关资料,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下
    2019-07-07
  • python+selenium实现自动抢票功能实例代码

    python+selenium实现自动抢票功能实例代码

    Selenium是ThoughtWorks公司的一个强大的开源Web功能测试工具系列,采用Javascript来管理整个测试过程,包括读入测试套件、执行测试和记录测试结果。这篇文章主要介绍了python+selenium实现自动抢票,需要的朋友可以参考下
    2018-11-11
  • DjangoUeditor图片不显示img的src没有域名问题

    DjangoUeditor图片不显示img的src没有域名问题

    在使用DjangoUeditor过程中,可能遇到图片上传后不显示问题,解决办法是修改源码view.py,加入代码使得保存的图片URL带有协议和域名,具体做法是在保存图片代码中添加request.scheme获取协议,request.META['HTTP_HOST']获取域名
    2024-09-09
  • Python yield生成器和return对比代码实例

    Python yield生成器和return对比代码实例

    这篇文章主要介绍了Python yield生成器和return对比代码实例,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下
    2020-04-04
  • python中用Scrapy实现定时爬虫的实例讲解

    python中用Scrapy实现定时爬虫的实例讲解

    在本篇文章里小编给大家整理的是一篇关于python中用Scrapy实现定时爬虫的实例讲解内容,有兴趣的朋友们可以学习下。
    2021-01-01

最新评论