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快排使用了分治策略的思想,所谓分治,顾名思义,就是分而治之,将一个复杂的问题,分成两个或多个相似的子问题,在把子问题分成更小的子问题,直到更小的子问题可以简单求解,求解子问题,则原问题的解则为子问题解的合并。
快排的过程简单的说只有三步:
- 首先从序列中选取一个数作为基准数
- 将比这个数大的数全部放到它的右边,把小于或者等于它的数全部放到它的左边 (一次快排 partition)
- 然后分别对基准的左右两边重复以上的操作,直到数组完全排序
具体按以下步骤实现:
- 1,创建两个指针分别指向数组的最左端以及最右端
- 2,在数组中任意取出一个元素作为基准
- 3,左指针开始向右移动,遇到比基准大的停止
- 4,右指针开始向左移动,遇到比基准小的元素停止,交换左右指针所指向的元素
- 5,重复3,4,直到左指针超过右指针,此时,比基准小的值就都会放在基准的左边,比基准大的值会出现在基准的右边
- 6,然后分别对基准的左右两边重复以上的操作,直到数组完全排序
注意这里的基准该如何选择喃?最简单的一种做法是每次都是选择最左边的元素作为基准:
但这对几乎已经有序的序列来说,并不是最好的选择,它将会导致算法的最坏表现。还有一种做法,就是选择中间的数或通过 Math.random() 来随机选取一个数作为基准,下面的代码实现就是以随机数作为基准。
代码实现
- let quickSort = (arr) => {
- quick(arr, 0 , arr.length - 1)
- }
- let quick = (arr, left, right) => {
- let index
- if(left < right) {
- // 划分数组
- index = partition(arr, left, right)
- if(left < index - 1) {
- quick(arr, left, index - 1)
- }
- if(index < right) {
- quick(arr, index, right)
- }
- }
- }
- // 一次快排
- let partition = (arr, left, right) => {
- // 取中间项为基准
- var datum = arr[Math.floor(Math.random() * (right - left + 1)) + left],
- i = left,
- j = right
- // 开始调整
- while(i <= j) {
- // 左指针右移
- while(arr[i] < datum) {
- i++
- }
- // 右指针左移
- while(arr[j] > datum) {
- j--
- }
- // 交换
- if(i <= j) {
- swap(arr, i, j)
- i += 1
- j -= 1
- }
- }
- return i
- }
- // 交换
- let swap = (arr, i , j) => {
- let temp = arr[i]
- arr[i] = arr[j]
- arr[j] = temp
- }
- // 测试
- let arr = [1, 3, 2, 5, 4]
- quickSort(arr)
- console.log(arr) // [1, 2, 3, 4, 5]
- // 第 2 个最大值
- console.log(arr[arr.length - 2]) // 4
快排是从小到大排序,所以第 k 个最大值在 n-k 位置上
复杂度分析
- 时间复杂度:O(nlogn)
- 空间复杂度:O(nlogn)