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  • python3:快排(快速排序,含详细步骤解释)

    快排

    快速排序使用分治法(Divide and conquer)策略来把一个序列(list)分为较小和较大的2个子序列,然后递归地排序两个子序列。

    步骤为:

    1、挑选基准值:从数列中挑出一个元素,即被比较数,称为"基准"(pivot),本示例中将最后一个元素作为pivot;
    2、分割:重新排序数列,所有比基准值小的元素摆放在基准前面,所有比基准值大的元素摆在基准后面(与基准值相等的数可以到任何一边,本示例中放在了前面);
    3、递归排序子序列:递归地将小于基准值元素的子序列和大于基准值元素的子序列排序,即递归对子序列进行步骤2分割的操作;
    4、递归到最底部的判断条件是数列的大小是零或一,此时该数列显然已经有序。选取基准值有数种具体方法,此选取方法对排序的时间性能有决定性影响。

    完整代码示例

    注:底部有最简单版本

    代码

    # 左小右大函数,获取一个中值,左放小右放大函数
    def partition(arr, low, high):       #参数:列表,列表的第一个索引0,最后一个索引值N
        """
        【左小右大函数】
        实现结果:提取列表中的最后一个元素为被比较值,≤该元素的值放在左边,>该元素的值放在右边
        实现过程:≤最后一个元素的所有元素依次放在左边索引0~i的位置,然后将最后一个元素放在索引i的位置,实现结果
        arr: 列表
        low: arr的第一个索引:0
        high: arr的最后一个索引:high
        return: i,即被比较值所在的索引位置
        """
        i = low                                       # 最小元素索引
        pivot = arr[high]                             # 最后一个元素,我们把列表中的所有元素同它比较
    
        for j in range(low, high):                    #从第一个索引到倒数第二个索引
            if arr[j] <= pivot:                       #从第一个元素到倒数第二个元素依次判断是否≤最后一个元素
                arr[i], arr[j] = arr[j], arr[i]       #≤最后一个元素的所有元素依次放在左边索引0~i的位置
                i = i + 1
        arr[i], arr[high] = arr[high], arr[i]         #然后将最后一个元素放在索引i的位置,实现:该元素左边的都比它小,右边的都比它大的排序
        return (i)                                    #返回该元素的索引位置
    
    
    # 快速排序函数
    def quickSort(arr, low, high):
        if low < high:                                #如果列表有1个以上的元素
            pi = partition(arr, low, high)            #获取左小右大函数中的 被比较数所在的索引
    
            quickSort(arr, low, pi - 1)            #反复循环,左排序
            quickSort(arr, pi + 1, high)           #反复循环,右排序
    
    arr = [10,22,78,3,12,9,1,11,33,2]
    low = 0
    high = len(arr)-1
    quickSort(arr, low, high)
    print(arr)

    结果

    [1, 2, 3, 9, 10, 11, 12, 22, 33, 78] 

    完整代码示例(步骤输出版)

    代码

    """
    快速排序使用分治法(Divide and conquer)策略来把一个序列(list)分为较小和较大的2个子序列,然后递归地排序两个子序列。
    
    步骤为:
    
    1、挑选基准值:从数列中挑出一个元素,即被比较数,称为"基准"(pivot),本示例中将最后一个元素作为pivot;
    2、分割:重新排序数列,所有比基准值小的元素摆放在基准前面,所有比基准值大的元素摆在基准后面(与基准值相等的数可以到任何一边,本示例中放在了前面);
    3、递归排序子序列:递归地将小于基准值元素的子序列和大于基准值元素的子序列排序,即递归对子序列进行步骤2分割的操作;
    4、递归到最底部的判断条件是数列的大小是零或一,此时该数列显然已经有序。
    
    选取基准值有数种具体方法,此选取方法对排序的时间性能有决定性影响。
    """
    
    
    # 左小右大函数,获取一个中值,左放小右放大函数
    def partition(arr, low, high):       #参数:列表,列表的第一个索引0,最后一个索引值N
        """
        【左小右大函数】
        实现结果:提取列表中的最后一个元素为被比较值,≤该元素的值放在左边,>该元素的值放在右边
        实现过程:≤最后一个元素的所有元素依次放在左边索引0~i的位置,然后将最后一个元素放在索引i的位置,实现结果
        arr: 列表
        low: arr的第一个索引:0
        high: arr的最后一个索引:high
        return: i,即被比较值所在的索引位置
        """
        i = low                                       # 最小元素索引
        pivot = arr[high]                             # 最后一个元素,我们把列表中的所有元素同它比较
    
        for j in range(low, high):                    #从第一个索引到倒数第二个索引
            if arr[j] <= pivot:                       #从第一个元素到倒数第二个元素依次判断是否≤最后一个元素
                arr[i], arr[j] = arr[j], arr[i]       #≤最后一个元素的所有元素依次放在左边索引0~i的位置
                print(arr[j],"",pivot,"小,把它放在第",i,"的索引上")
                i = i + 1
            else:
                print(arr[j],"不比",pivot,"小,位置不动")
        arr[i], arr[high] = arr[high], arr[i]         #然后将最后一个元素放在索引i的位置,实现:该元素左边的都比它小,右边的都比它大的排序
        print("最后把",pivot, "放在第", i, "的索引上")
        return (i)                                    #返回该元素的索引位置
    
    # list2 = [10,22,3,12,9,1,11]
    # print("原列表:",list2)
    # low = 0
    # high = len(list2)-1
    # i = partition(list2, low, high)
    # print("分家后的列表:",list2,"被比较数是:",list2[i])
    
    
    # 快速排序函数
    def quickSort(arr, low, high):
        if low < high:                                #如果列表有1个以上的元素
            pi = partition(arr, low, high)            #获取左小右大函数中的 被比较数所在的索引
    
            quickSort(arr, low, pi - 1)            #反复循环,左排序
            quickSort(arr, pi + 1, high)           #反复循环,右排序
    
    arr = [10,22,78,3,12,9,1,11,33,2]
    low = 0
    high = len(arr)-1
    quickSort(arr, low, high)
    print(arr)

    结果

    10 不比 2 小,位置不动
    22 不比 2 小,位置不动
    78 不比 2 小,位置不动
    3 不比 2 小,位置不动
    12 不比 2 小,位置不动
    9 不比 2 小,位置不动
    10   比 2 小,把它放在第 0 的索引上
    11 不比 2 小,位置不动
    33 不比 2 小,位置不动
    最后把 2 放在第 1 的索引上
    78 不比 22 小,位置不动
    78   比 22 小,把它放在第 2 的索引上
    78   比 22 小,把它放在第 3 的索引上
    78   比 22 小,把它放在第 4 的索引上
    78   比 22 小,把它放在第 5 的索引上
    78   比 22 小,把它放在第 6 的索引上
    33 不比 22 小,位置不动
    最后把 22 放在第 7 的索引上
    3   比 11 小,把它放在第 2 的索引上
    12 不比 11 小,位置不动
    12   比 11 小,把它放在第 3 的索引上
    12   比 11 小,把它放在第 4 的索引上
    最后把 11 放在第 5 的索引上
    3   比 10 小,把它放在第 2 的索引上
    9   比 10 小,把它放在第 3 的索引上
    最后把 10 放在第 4 的索引上
    3   比 9 小,把它放在第 2 的索引上
    最后把 9 放在第 3 的索引上
    33   比 78 小,把它放在第 8 的索引上
    最后把 78 放在第 9 的索引上
    [1, 2, 3, 9, 10, 11, 12, 22, 33, 78]

    分步解析:挑选基准值并进行分割的代码示例

    代码

    # 左小右大函数,获取一个中值,左放小右放大函数
    def partition(arr, low, high):       #参数:列表,列表的第一个索引0,最后一个索引值N
        """
        【左小右大函数】
        实现结果:提取列表中的最后一个元素为被比较值,≤该元素的值放在左边,>该元素的值放在右边
        实现过程:≤最后一个元素的所有元素依次放在左边索引0~i的位置,然后将最后一个元素放在索引i的位置,实现结果
        arr: 列表
        low: arr的第一个索引:0
        high: arr的最后一个索引:high
        return: i,即被比较值所在的索引位置
        """
        i = low                                       # 最小元素索引
        pivot = arr[high]                             # 最后一个元素,我们把列表中的所有元素同它比较
    
        for j in range(low, high):                    #从第一个索引到倒数第二个索引
            if arr[j] <= pivot:                       #从第一个元素到倒数第二个元素依次判断是否≤最后一个元素
                arr[i], arr[j] = arr[j], arr[i]       #≤最后一个元素的所有元素依次放在左边索引0~i的位置
                print(arr[j],"",pivot,"小,把它放在第",i,"的索引上")
                i = i + 1
            else:
                print(arr[j],"不比",pivot,"小,位置不动")
        arr[i], arr[high] = arr[high], arr[i]         #然后将最后一个元素放在索引i的位置,实现:该元素左边的都比它小,右边的都比它大的排序
        print("最后把",pivot, "放在第", i, "的索引上")
        return (i)                                    #返回该元素的索引位置
    
    list2 = [10,22,3,12,9,1,11]
    print("原列表:",list2)
    low = 0
    high = len(list2)-1
    i = partition(list2, low, high)
    print("分家后的列表:",list2,"被比较数是:",list2[i])

    结果

    原列表: [10, 22, 3, 12, 9, 1, 11]
    10   比 11 小,把它放在第 0 的索引上
    22 不比 11 小,位置不动
    22   比 11 小,把它放在第 1 的索引上
    12 不比 11 小,位置不动
    22   比 11 小,把它放在第 2 的索引上
    12   比 11 小,把它放在第 3 的索引上
    最后把 11 放在第 4 的索引上
    分家后的列表: [10, 3, 9, 1, 11, 12, 22] 被比较数是: 11

    分步解析:递归排序子序列的代码示例

    代码

    # 快速排序函数
    def quickSort(arr, low, high):
        if low < high:                                #如果列表有1个以上的元素
            pi = partition(arr, low, high)            #获取左小右大函数中的 被比较数所在的索引
    
            quickSort(arr, low, pi - 1)            #反复循环,左排序
            quickSort(arr, pi + 1, high)           #反复循环,右排序

    python3:快速排序,最简单版本

    def quickSort(listx):
        if len(listx)<=1:
            return listx
        pivot = listx[len(listx)//2]              #取列表中中间的元素为被比较数pivot
        listl = [x for x in listx if x < pivot]   #<pivot的放在一个列表
        listm = [x for x in listx if x ==pivot]   #=pivot的放在一个列表
        listr = [x for x in listx if x > pivot]   #>pivot的放在一个列表
        left = quickSort(listl)                   #递归进行该函数
        right = quickSort(listr)                  #递归进行该函数
        return left + listm + right               #整合
    print(quickSort([9,3, 6, 8, 9, 19, 1, 5]))     #[1, 3, 5, 6, 8, 9, 9, 19]

     

    参考:https://www.runoob.com/python3/python-quicksort.html

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/jxba/p/11946735.html
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