
Python实现的数据结构与算法之快速排序详解
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。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
SASEM 决策树:理论与实践应用 在复杂的决策场景中,如何从海量数据中提取有效信息并制定科学决策,是各界关注的焦点。SASEM 决 ...
2025-07-30SPSS 语法使用详解 在当今数据驱动的时代,SPSS( Statistical Package for the Social Sciences)作为一款功能强大的统计分析软 ...
2025-07-30人工智能对CDA数据分析领域的影响 人工智能对 CDA(Certified Data Analyst,注册数据分析师)数据分析领域的影响是全方位、多层 ...
2025-07-30MySQL执行计划中rows的计算逻辑:从原理到实践 MySQL 执行计划中 rows 的计算逻辑:从原理到实践 在 MySQL 数据库的查询优化中 ...
2025-07-29左偏态分布转正态分布:方法、原理与实践 左偏态分布转正态分布:方法、原理与实践 在统计分析、数据建模和科学研究中,正态分 ...
2025-07-29CDA 数据分析师的职业生涯规划:从入门到卓越的成长之路 在数字经济蓬勃发展的当下,数据已成为企业核心竞争力的重要来源,而 CD ...
2025-07-29CDA数据分析师证书考取全攻略 一、了解 CDA 数据分析师认证 CDA 数据分析师认证是一套科学化、专业化、国际化的人才考核标准, ...
2025-07-29解析神经网络中 Softmax 函数的核心作用 在神经网络的发展历程中,激活函数扮演着至关重要的角色,它们为网络赋予了非线性能力, ...
2025-07-29解析 response.text 与 response.content 的核心区别 在网络数据请求与处理的场景中,开发者经常需要从服务器返回的响应中提取数 ...
2025-07-29鸢尾花判别分析:机器学习中的经典实践案例 在机器学习的世界里,有一个经典的数据集如同引路明灯,为无数初学者打开了模式识别 ...
2025-07-29用 Python 开启数据分析之旅:从基础到实践的完整指南 在数据驱动决策的时代,数据分析已成为各行业不可或缺的核心能力。而 Pyt ...
2025-07-29从 CDA LEVEL II 考试题型看 Python 数据分析要点 在数据科学领域蓬勃发展的当下,CDA(Certified Data Analyst)认证成为众多从 ...
2025-07-29CDA 数据分析师的工作范围解析 在数字化时代的浪潮下,数据已成为企业发展的核心资产之一。CDA(Certified Data Analyst)数据分 ...
2025-07-29解析 insert into select 是否会锁表:原理、场景与应对策略 在数据库操作中,insert into select 是一种常用的批量数据插入语句 ...
2025-07-29用 Power BI 制作地图热力图:基于经纬度数据的实践指南 在数据可视化领域,地图热力图凭借直观呈现地理数据分布密度的优势,成 ...
2025-07-29从数据到决策:CDA 数据分析师如何重塑职场竞争力与行业价值 在数字经济席卷全球的今天,数据已从 “辅助工具” 升级为 “核心资 ...
2025-07-292025 年 CDA 数据分析师考纲焕新,引领行业人才新标准 在数字化浪潮奔涌向前的当下,数据已成为驱动各行业发展的核心要素。作为 ...
2025-07-29PyTorch 核心机制:损失函数与反向传播如何驱动模型进化 在深度学习的世界里,模型从 “一无所知” 到 “精准预测” 的蜕变,离 ...
2025-07-29t 检验与 Wilcoxon 检验:数据差异分析的两大核心方法 在数据分析的广阔领域中,判断两组或多组数据之间是否存在显著差异是一项 ...
2025-07-29PowerBI 添加索引列全攻略 在使用 PowerBI 进行数据处理与分析时,添加索引列是一项极为实用的操作技巧。索引列能为数据表中的每 ...
2025-07-29