你可能不知道的快速排序:三路快排

开发 前端
快速排序是对冒泡排序的一种改进。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不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。

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 快速排序
快速排序是什么 快速排序是图灵奖得主C. A. R. Hoare(1934--)于1960时提出来的。

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快速排序是对冒泡排序的一种改进。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不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。整个排序过程只需要三步:

  • 在数据集之中,选择一个元素作为"基准"(pivot)。
  • 所有小于"基准"的元素,都移到"基准"的左边;所有大于"基准"的元素,都移到"基准"的右边。
  • 对"基准"左边和右边的两个子集,不断重复第一步和第二步,直到所有子集只剩下一个元素为止。

引自wikipedia 快速排序(英语:Quicksort),又称划分交换排序(partition-exchange sort),一种排序算法,最早由东尼·霍尔提出。在平均状况下,排序n个项目要Ο(n log n)次比较。在最坏状况下则需要Ο(n2)次比较,但这种状况并不常见。事实上,快速排序通常明显比其他Ο(n log n)算法更快,因为它的内部循环(inner loop)可以在大部分的架构上很有效率地被实现出来。

步骤
找到该数组的基准点(中间数),并创建两个空数组left和right;
遍历数组,拿出数组中的每个数和基准点进行比较,如果比基准点小就放到left数组中,如果比基准点大就放到right数组中;
对数组left和right进行递归调用。
方法一

  1. function quickSort(arr) { 
  2.       if (arr.length<=1) {return arr;} 
  3.       var left = [], 
  4.         right = [], 
  5.         baseDot =Math.round(arr.length/2), 
  6.         base =arr.splice(baseDot, 1)[0]; 
  7.  
  8.       for (var i =0; i <arr.length; i++) { 
  9.         if (arr[i] < base) { 
  10.           left.push(arr[i]) 
  11.         }else { 
  12.           right.push(arr[i]) 
  13.         } 
  14.       } 
  15.  
  16.       return quickSort(left).concat([base], quickSort(right)); 
  17.     } 

实现一个quickSort的封装,并且定义left和right,找到数组的基准点baseDot和对应的基数base,然后遍历数组的每一项和base进行对比,最后递归调用,给出一个跳出条件if (arr.length <= 1) {return arr;}

方法二

  1. function quickSort(array, leftright) { 
  2.       var length =array.length; 
  3.         left =typeof left ==='number'left :0, 
  4.         right =typeof right ==='number'right : length-1; 
  5.  
  6.         if (left < right) { 
  7.             var index = left -1; 
  8.             for (var i = left; i <= right; i++) { 
  9.                 if (array[i] <= array[right]) { 
  10.                     index++; 
  11.                     var temp = array[index]; 
  12.                     array[index] = array[i]; 
  13.                     array[i] = temp
  14.                 } 
  15.             } 
  16.             quickSort(array, leftindex -1); 
  17.             quickSort(array, index +1, right); 
  18.         } 
  19.         return array; 
  20.     } 

快速排序的基本思想就是分治法

引自wikipedia 在计算机科学中,分治法是建基于多项分支递归的一种很重要的算法范式。字面上的解释是“分而治之”,就是把一个复杂的问题分成两个或更多的相同或相似的子问题,直到最后子问题可以简单的直接求解,原问题的解即子问题的解的合并。

快速排序的改进方法:三路快排
定义
三路快速排序是快速排序的的一个优化版本, 将数组分成三段, 即小于基准元素、 等于 基准元素和大于基准元素, 这样可以比较高效的处理数组中存在相同元素的情况,其它特征与快速排序基本相同。

我这里简单概括一下思路,有兴趣的同学可到上面的链接上阅读:[快速排序及优化(Java实现)][Java]

  • 随机选取基准值base(支点随机选取),参考[快速排序算法的优化思路总结][Link 1]
  • 配合着使用插入排序(当问题规模较小时,近乎有序时,插入排序表现的很好)
  • 当大量数据,且重复数多时,用三路快排
  1. <!DOCTYPE html> 
  2.   <html> 
  3.    
  4.    <head> 
  5.     <meta charset="UTF-8"
  6.     <title></title> 
  7.     <script type="text/javascript"
  8.      console.time("test0"
  9.      function qSort(arr) { 
  10.       if(arr.length == 0) { 
  11.        return []; 
  12.       } 
  13.       var left = []; 
  14.       var right = []; 
  15.       var pivot = arr[0]; 
  16.       for(var i = 1; i < arr.length; i++) { // 注意这里的起始值,因为有一个作为flag了 
  17.        if(arr[i] < pivot) { 
  18.         left.push(arr[i]); 
  19.        } else { 
  20.         right.push(arr[i]); 
  21.        } 
  22.       } 
  23.       return [...qSort(left), pivot, ...qSort(right)]; 
  24.      } 
  25.      console.log(qSort([9, 4, 10, 3, 1, 1, 0, 10, 8, 3, 9, 9, 4, 10, 10, 9, 9, 9, 1, 0])); 
  26.      console.timeEnd("test0"
  27.     </script> 
  28.     <script type="text/javascript"
  29.      console.time("test1"
  30.      function qSort3(arr) {       //三路快排 
  31.       if(arr.length == 0) { 
  32.        return []; 
  33.       } 
  34.       var left = []; 
  35.       var center = []; 
  36.       var right = []; 
  37.       var pivot = arr[0];    //偷懒,直接取第一个,实际取值情况 参考[快速排序算法的优化思路总结] 
  38.       for(var i = 0; i < arr.length; i++) {       
  39.        if(arr[i] < pivot) { 
  40.         left.push(arr[i]); 
  41.        } else if(arr[i] == pivot) { 
  42.         center.push(arr[i]); 
  43.        } else { 
  44.         right.push(arr[i]); 
  45.        } 
  46.       } 
  47.       return [...qSort3(left), ...center, ...qSort3(right)]; 
  48.      } 
  49.      console.log(qSort3([9, 4, 10, 3, 1, 1, 0, 10, 8, 3, 9, 9, 4, 10, 10, 9, 9, 9, 1, 0])) 
  50.      console.timeEnd("test1"
  51.     </script> 
  52.    </head> 
  53.    
  54.    <body> 
  55.    </body> 
  56.    
  57.   </html> 

可以看到对有重复数据的数据优化还是很可观的。

责任编辑:姜华 来源: JavaScript忍者秘籍
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