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  • 【算法日记】4.递归和快速排序

    递归

    递归算法是把问题转化为规模缩小了的同类问题的子问题。然后递归调用函数(或过程)来表示问题的解。

    1 def countdown(i):
    2     print i
    3     if i<=0:
    4         return
    5     else:
    6         countdown(i-1)

    输出
    1
    2
    3
    4
    5

    这个就是一个简单的递归算法

    递归算法是一种直接或者间接地调用自身算法的过程。在计算机编写程序中,递归算法对解决一大类问题是十分有效的,它往往使算法的描述简洁而且易于理解。

    编写递归函数时,必须告诉它何时停止递归,正因为如此,每个递归函数都有两个部分:基线条件 和递归条件,递归条件指的时函数调用自己,而基线条件则指 是函数不再调用自己。跳出递归循环。

    递归算法解决问题的特点:
    (1) 递归就是在过程或函数里调用自身。
    (2) 在使用递归策略时,必须有一个明确的递归结束条件,称为递归出口。
    (3) 递归算法解题通常显得很简洁,但递归算法解题的运行效率较低。所以一般不提倡用递归算法设计程序。
    (4) 在递归调用的过程当中系统为每一层的返回点、局部量等开辟了栈来存储。递归次数过多容易造成栈溢出等。所以一般不提倡用递归算法设计程序。
     
    递归算法所体现的“重复”一般有三个要求:
    一、是每次调用在规模上都有所缩小(通常是减半)
    二、是相邻两次重复之间有紧密的联系,前一次要为后一次做准备(通常前一次的输出就作为后一次的输入);
    三、是在问题的规模极小时必须用直接给出解答而不再进行递归调用,因而每次递归调用都是有条件的(以规模未达到直接解答的大小为条件),     无条件递归调用将会成为死循环而不能正常结束。
     

    快速排序

    快速排序用的就是分治法的原理,每次递归将问题的规模减小

     1 def quickSort(arr):
     2     if len(arr)<2:    # 基线条件,跳出循环
     3         return arr
     4     else:             # 递归条件
     5         pivot=arr[0]
     6         small=[i for i in arr[1:] if i<=pivot]
     7         big=[i for i in arr[1:] if i>pivot]
     8         return quickSort(small)+[pivot]+quickSort(big)
     9 
    10 arr=[1,2,9,10,11,7,12,14,15,26,8,9,10,3]
    11 res=quickSort(arr)
    12 print res  #[1, 2, 3, 7, 8, 9, 9, 10, 10, 11, 12, 14, 15, 26]

    原理:

    1.选择基准值

    2.将数组分成两个子数组,一个大于基准值的,一个小于基准值的

    3.对这两个数组重复1,2步骤

    4.数组为空或者只有一个的时候跳出递归

    快速排序算法分析

     快速排序的大O

    快速排序的性能高度依赖与选择的基准值

    最糟糕的情况

    例如对于一个有序数组 [1,2,3,4,5],每次选择第一个元素作为基准值,运行情况为

    [ ] +1+[2,3,4,5]

    [ ] +2+[3,4,5]

    [ ] +3+[4,5]

    [ ] +4+[5]

    因为每次用基准值分割数组的时候没有将数组分成两半,递归的调用栈为O(n)

    最好的情况,每次将数组分成两半

    [1,2,3,4,5,6,7]

    [1,2,3]+4+[5,6,7]

    [1]+2+[3]+4+[5]+6+[7]

    这种情况下的调用栈长为 O(log n)

    所以 快速排序的算法时间为:

    最糟糕的情况下:O(n)*O(n)=O(n²)

    最好的情况下:O(n)*O(log n)=O(n log n)

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/zimuzimu/p/7102053.html
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