快速排序的四種python實現

轉自：https://blog.csdn.net/razor87/article/details/71155518

快速排序演算法，簡稱快排，是最實用的排序演算法，沒有之一，各大語言標準庫的排序函式也基本都是基於快排實現的。

本文用python語言介紹四種不同的快排實現。
1. 一行程式碼實現的簡潔版本

quick_sort = lambda array: array if len(array) <= 1 else quick_sort([item for item in array[1:] if item <= array[0]]) + [array[0]] + quick_sort([item for item in array[1:] if item > array[0]])
    
2. 網上常見的快排實現

def quick_sort(array, left, right):
    if left >= right:
        return
    low = left
    high = right
    key = array[low]
    while left < right:
        while left < right and array[right] > key:
            right -= 1
        array[left] = array[right]
        while left < right and array[left] <= key:
            left += 1
        array[right] = array[left]
    array[right] = key
    quick_sort(array, low, left - 1)
    quick_sort(array, left + 1, high)
由於快排是原地排序，因此不需要返回array。

array如果是個列表的話，可以通過len(array)求得長度，但是後邊遞迴呼叫的時候必須使用分片，而分片執行的原列表的複製操作，這樣就達不到原地排序的目的了，所以還是要傳上邊界和下邊界的。

3.《演算法導論》中的快排程式

def quick_sort(array, l, r):
    if l < r:
        q = partition(array, l, r)
        quick_sort(array, l, q - 1)
        quick_sort(array, q + 1, r)
 
def partition(array, l, r):
    x = array[r]
    i = l - 1
    for j in range(l, r):
        if array[j] <= x:
            i += 1
            array[i], array[j] = array[j], array[i]
    array[i + 1], array[r] = array[r], array[i+1]
    return i + 1
這個版本跟上個版本的不同在於分片過程不同，只用了一層迴圈，並且一趟就完成分片，相比之下程式碼要簡潔的多了。

4. 用棧實現非遞迴的快排程式

先說兩句題外話，一般意義上的棧有兩層含義，一層是後進先出的資料結構棧，一層是指函式的記憶體棧，歸根結底，函式的記憶體棧的結構就是一個後進先出的棧。彙編程式碼中，呼叫一個函式的時候，修改的也是堆疊指標暫存器ESP，該暫存器儲存的是函式區域性棧的棧頂，另外一個暫存器EBP儲存的是棧底。不知道與棧儲存空間相對的堆儲存空間，其組織結構是否也是一個完全二叉樹呢？

高階語言將遞迴轉換為迭代，用的也是棧，需要考慮兩個問題:

1）棧裡邊儲存什麼？

2）迭代結束的條件是什麼？

棧裡邊儲存的當然是需要迭代的函式引數，結束條件也是跟需要迭代的引數有關。對於快速排序來說，迭代的引數是陣列的上邊界low和下邊界high，迭代結束的條件是low == high。

def quick_sort(array, l, r):
    if l >= r:
        return
    stack = []
    stack.append(l)
    stack.append(r)
    while stack:
        low = stack.pop(0)
        high = stack.pop(0)
        if high - low <= 0:
            continue
        x = array[high]
        i = low - 1
        for j in range(low, high):
            if array[j] <= x:
                i += 1
                array[i], array[j] = array[j], array[i]
        array[i + 1], array[high] = array[high], array[i + 1]
        stack.extend([low, i, i + 2, high])
另外，當陣列下標為-1時，C++、Java等語言中會報錯，但python中訪問的是最後一個元素，所以如果程式寫錯了，可能其他語言會報錯，但python會輸出一個錯誤的結果。
--------------------- 
作者：lookupheaven 
來源：CSDN 
原文：https://blog.csdn.net/razor87/article/details/71155518 
版權宣告：本文為博主原創文章，轉載請附上博文連結！