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数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）

文章目录

  • 总览
  • 快速排序（超级重要）
  • 啥是快速排序
  • 演示过程
  • 算法实现
    • 第一次quicksort函数
    • 第一次partion函数
    • 到第一次quicksort的第一个quicksort
    • 到第二次quicksort的第一个quicksort
    • 到第二次quicksort的第二个quicksort
    • 到第一次quicksort的第二个quicksort
    • 到第一次quicksort的第二个quicksort的partition
    • 到第一次quicksort的第二个quicksort的第一个quicksort
    • 到第一次quicksort的第二个quicksort的第一个quicksort的partition函数
    • 到第一次quicksort的第二个quicksort的第一个quicksort的第一个quicksort函数
    • 到第一次quicksort的第二个quicksort的第一个quicksort的第二个quicksort函数
    • 到第一次quicksort的第二个quicksort的第二个quicksort
    • 第一次quicksort的第二个quicksort执行完
    • 第一个quicksort执行完
  • 算法效率分析
    • 最好的情况
    • 最坏的情况
    • 优化
    • 算法效率小结
  • 稳定性
  • 小结

总览

数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第1张图片

快速排序（超级重要）

啥是快速排序

数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第2张图片

演示过程

此时选49为枢轴元素，接着low和high往中间移动，并且保证，low左边都是小于枢轴元素，high元素右边都是大于枢轴元素
此时high位置的49大于等于49，high左移
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第3张图片
此时high所指的元素为27小于49，所以将high位置的元素移动到low位置
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第4张图片
移动后，high的位置空出来，此时移动low位置，此时low的位置的元素为27，小于49，low移动数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第5张图片
此时low位置的元素依然小于49，low移动
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第6张图片
此时low指向的元素65大于49，移动到high位置
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第7张图片
此时low位置空了，移动high位置，此时high位置的元素大于49，high左移
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第8张图片
此时high位置元素13小于49，13移动到low位置，
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此时high空，移动low，此时13小于49，low右移
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第10张图片
此时97大于49，将97移动到high

数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第11张图片
此时移动high，97大于49，high左移
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第12张图片
此时76大于49，high左移
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第13张图片
low和high碰到一起，此时左右元素都扫了一遍了，比49都小的元素都放到low的左边了，比49大的元素都放high的右边，
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第14张图片
然后把枢轴元素放到low和high重合的位置
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第15张图片

接下来对分别对左右两个子表进行刚刚的过程
此时是左子表，high位置元素13小于27，移动到low
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此时移动low，13小于27，low右移，
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此时38大于27，38移到high
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第18张图片
此时移动high，38大于27，high左移
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第19张图片
此时high和low重合，27放入该位置
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第20张图片
此时该子表又划分两个子表，此时两个子表都只有一个元素，此时不需要处理，因为此时low左边元素小于枢轴，high右边元素大于枢轴，又因为此时左右都只有一个元素，所以已经有序
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第21张图片
此时要处理右子表，high所指元素49小于76，49移动到low，
在这里插入图片描述
此时49小于76,low右移动
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此时97大于76，97移动到high
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第23张图片
此时high移动，97大于76，high左移
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65小于76，65移动到low
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第25张图片
low移动，65小于76，low右移，
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第26张图片
low和high碰头，76放入该位置
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第27张图片
此时再次划分为两个子表，对左子表处理
此时65大于49，high左移

数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第28张图片
low和high碰头，49放该位置

数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第29张图片
此时由于65和97都只有一个元素，所以直接确定位置
最后排序结果
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第30张图片

算法实现

数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第31张图片

首先调用QuickSor函数，开始对整个表划分，并调用partition函数，此时划分整个表

第一次quicksort函数

数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第32张图片

第一次partion函数

pivot就是枢轴的意思
此时partion函数大循环的条件是low 此时大循环中还有两个循环，先是high位置开始的循环，然后是low开始的循环
发现49大于要枢轴值
high左移数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第33张图片
此时27小于枢轴值
跳出while循环，并将此时的high的值赋值给low位置
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第34张图片
此时跳到下一个while循环，比较low位置的值和枢轴的值，如果low的值小于枢轴的值，此时low往后移动
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第35张图片
此时直到65发现low的值大于枢轴的值，跳出循环
此时移动low位置的值到high位置上去，此时回到大循环，发现low 数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第36张图片
此时继续开始第一次小循环，到13跳出第一次小循环，并将high位置的值给low位置的值

数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第37张图片
此时开始第二次小循环，到97跳出第二次小循环，并将low值给high位置的值，然后进入下次大循环
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第38张图片
此时进入第一次小循环，此时当high移动到与low相同才跳出第一次小循环，此时由于low=high，第二次小循环也会跳出，随后大循环条件不满足了，跳出大循环
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第39张图片
然后将枢轴元素放到low的位置，并return low的值那么就完成了一次划分的工作
此时quicksort函数中pivotpos的值为该次划分的枢轴的位置
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第40张图片

到第一次quicksort的第一个quicksort

此时处理之前划分的左子表，从low到之前返回得到的枢轴的位置
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第41张图片
此时函数执行过程与之前类似，此时partition函数返回27，返回到第二次quicksort函数中
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第42张图片

到第二次quicksort的第一个quicksort

此时的low和high相等，直接跳出if语句
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第43张图片

到第二次quicksort的第二个quicksort

此时low依然等于high，直接跳出if

数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第44张图片

到第一次quicksort的第二个quicksort

此时low=3+1=4，high=7
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第45张图片

到第一次quicksort的第二个quicksort的partition

执行过程于之前相同
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第46张图片
结果
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第47张图片

到第一次quicksort的第二个quicksort的第一个quicksort

此时之前的partition返回到pivotpos为6
此时的quicksort处理的low为4，high为6-1=5
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第48张图片

到第一次quicksort的第二个quicksort的第一个quicksort的partition函数

此时结果
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第49张图片

到第一次quicksort的第二个quicksort的第一个quicksort的第一个quicksort函数

此时之前的partition返回的pivotpos为4
则第一个quicksort对呀的low和4，high为4-1=3
此时不满足low 数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第50张图片

到第一次quicksort的第二个quicksort的第一个quicksort的第二个quicksort函数

此时low=4+1=5，high=5，不满足low 数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第51张图片

到第一次quicksort的第二个quicksort的第二个quicksort

此时low=6+1=7，high=7，同样不满足low 数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第52张图片

第一次quicksort的第二个quicksort执行完

数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第53张图片

第一个quicksort执行完

排序完成
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第54张图片

算法效率分析

函数每次先得到该范围的枢轴的位置，然后再以该枢轴为中级元素分开两个范围，对各个范围进行函数

partion函数需要通过low和high将该范围的数据都遍历一遍，因为终止条件是low=high
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第55张图片
此时空间复杂度为调用过程中调用函数栈最多的时候
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第56张图片
每层quicksort都是上一层quicksort分成的子表处理，每层处理都分成两个子表数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第57张图片
递归层数就是二叉树的层数
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最好的情况

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最坏的情况

数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第60张图片
此时high需要左移low才行，第一层quicksort处理后，第二层只需对右边部分处理
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此时依然high需要移到low
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第二层处理后，第三层只需对右边部分处理
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按照这样，需要8层quicksort调用
如果是逆序，第一层quicksort后，ow移动到最右边的位置即high位置，第二层都只需要处理左边部分，，之后的处理类似
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第64张图片

优化

即让枢轴的值极可能不要是最大值或最小值
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算法效率小结

实际情况实际复杂度都接近于最好时间复杂度
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第66张图片

稳定性

看这个例子
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第67张图片
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是不稳定的
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小结

下图时间复杂度最好和最坏写反了
数据结构和算法-交换排序中的快速排序（演示过程 算法实现 算法效率 稳定性）_第73张图片

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    Scala设计模式                我的话： 在国外网站上看到一篇文章，里面详细描述了很多设计模式，并且用Java及Scala两种语言描述，清晰的让我们看到各种常规的设计模式，在Scala中是如何在语言特性层面直接支持的。基于文章很nice，我利用今天的空闲时间将其翻译，希望大家能一起学习，讨论。翻译
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    NSURL *url =@"yourURL"; ASIFormDataRequest*currentRequest =[ASIFormDataRequest requestWithURL:url]; [currentRequest setPostFormat:ASIMultipartFormDataPostFormat];[currentRequest se
  • C语言中，关键字static的作用 e200702084 C++cC#
    在C语言中，关键字static有三个明显的作用： 1)在函数体，局部的static变量。生存期为程序的整个生命周期，（它存活多长时间）；作用域却在函数体内（它在什么地方能被访问（空间））。 一个被声明为静态的变量在这一函数被调用过程中维持其值不变。因为它分配在静态存储区，函数调用结束后并不释放单元，但是在其它的作用域的无法访问。当再次调用这个函数时，这个局部的静态变量还存活，而且用在它的访
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  • Creating a Shared Repository; Users Sharing The Repository hongtoushizi git
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  • Java实现字符串反转的8种或9种方法 Josh_Persistence 异或反转递归反转二分交换反转java字符串反转栈反转
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    推荐大家使用数据库连接池 DruidDataSource. http://code.alibabatech.com/wiki/display/Druid/DruidDataSource DruidDataSource经过阿里巴巴数百个应用一年多生产环境运行验证，稳定可靠。 它最重要的特点是：监控、扩展和性能。 下载和Maven配置看这里： http
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