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快排法

快速排序(Quicksort)是一種高效的排序算法,基於分治思想。其核心步驟包括:

選擇基準元素:通常選擇數組的第一個元素作為基準(pivot),但也可以使用其他策略,如隨機選取或三數取中法。

分區操作:通過一次排序,將數組劃分為兩個子數組,使得左邊的所有元素都小於等於基準元素,右邊的所有元素都大於基準元素。

遞歸排序:對左、右兩個子數組分別進行快速排序,直到子數組長度為1或0,此時子數組已經有序。

合併結果:最終得到有序的數組。

快速排序的平均時間複雜度為O(n log n),其中n是待排序數組的長度。它是一種原地排序算法,不需要額外的存儲空間,因此空間複雜度為O(1)。然而,快速排序在最壞情況下的性能較差,如果輸入數組已經有序或接近有序,其時間複雜度可能會退化到O(n^2)。

快速排序的關鍵在於分區過程,常用的分區算法包括Lomuto分區Hoare分區。Lomuto分區的實現簡單但效率稍低,而Hoare分區則更高效一些。

基準元素的選擇對快速排序的效率有重要影響。合理的選擇基準值可以使排序效率增加。例如,如果待排序序列是一個有序或者部分有序的,用頭尾作為基準值可能會使快速排序的效果大打折扣。

快速排序是一種不穩定的排序算法,意味著相等元素的相對順序在排序後可能會改變。