python实现简易快速排序算法

大碗岛星期天下午的梦 2019-12-06

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即使是同一种算法，也有很多种实现方式。近日看老男孩机构的清华赵博士，一个小伙子写的python快速排序算法，非常非常精巧，比詹青云结辩还精彩。

快速排序百度百科：

快速排序（Quicksort）是对冒泡排序的一种改进。快速排序由C. A. R. Hoare在1960年提出。它的基本思想是：通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小，然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。
百度百科

排序思路百度百科：

(1)首先设定一个分界值，通过该分界值将数组分成左右两部分。
(2)将大于或等于分界值的数据集中到数组右边，小于分界值的数据集中到数组的左边。此时，左边部分中各元素都小于或等于分界值，而右边部分中各元素都大于或等于分界值。
(3)然后，左边和右边的数据可以独立排序。对于左侧的数组数据，又可以取一个分界值，将该部分数据分成左右两部分，同样在左边放置较小值，右边放置较大值。右侧的数组数据也可以做类似处理。
(4)重复上述过程，可以看出，这是一个递归定义。通过递归将左侧部分排好序后，再递归排好右侧部分的顺序。当左、右两个部分各数据排序完成后，整个数组的排序也就完成了。
百度百科

代码如下：

def partition(li,left,right):
    tmp = li[left]
    while left < right:
        while left < right and li[right] >= tmp: #从右边找到比tmp小的数
            right-= 1
        li[left] = li[right]
        while left  < right and li[left] <= tmp:
            left += 1
        li[right] = li[left]
    li[left] = tmp
    return left


def quick_sort(li,left,right):
    if left < right:
        mid = partition(li,left,right)
        quick_sort(li,left,mid-1)
        quick_sort(li,mid+1,right)
    return li


li = [5,7,4,6,3,1,2,9,8]
sort_li = quick_sort(li,0,len(li)-1)
print(sort_li)

思路分析：

1、第一步“归位”，选中列表第一个元素赋值给tmp，使剩下的元素小于tmp在左边，大于tmp的在右边。首先，从最右边开始遍历，当数值a小于tmp时，tmp原来的位置等于a，然后从左边开始遍历，当数值b大于tmp时，a原来的位置等于b。当左边和右边相遇时，结束遍历，b的位置等于tmp。代码参考文中partition函数，结果是下图“P归位”。

2、“归位”之后，tmp左右边是无序的，排序的思路是把每一个元素当成tmp进行“归位”，也就是递归。代码参考文中quick_sort函数。

递归是一个很抽象过程，画了几张图辅助理解一下。

def partition(a):
    print(a)
    a -= 1
    return a


def quick_sort(a):
    if a > 0:
        mid = partition(a)
        print('a')
        quick_sort(mid)
        print('b')
        quick_sort(mid)
        print('end')