3行代码搞定快排

以前也无数次的看过快速排序,也无数次死记硬背过快排,今天再次看到快排的时候才恍然大悟,原来可以这么简单的实现快排。废话不说了,直接开车吧。

快排是一种采用分而治之(divide and conquer,D&C)思想的算法,D&C也是一种著名的递归式解决问题的方法。既然是递归算法,那么解决问题的过程通常就包括了两个步骤。

  1. 找到尽可能简单的基线条件
  2. 不断将问题分解(或者缩小规模),直到符合基线条件

那么对于排序算法来说,最简单的数组时什么样呢?


最简单的数组

因此,基线条件为数组为空或只包含一个元素,这样的情况下,只需要原样返回数组——根本不用排序。

def quicksort(array):
    if len(array)<2:
        return array

对包含两个元素的数组排序只需要比较大小交换顺序就可以了

对两个元素排序

对包含三个元素的数组呢?不要忘了咱使用的可是D&C,根据递归策略,对数组进行分解,直到满足基线条件。接下来是快排的工作原理了:
首先从数组中选择一个元素,一般被叫做基准值(pivot),一般我们会将数组的第一个元素作为基准值(其实不一定合适),接下来找到比基准值小和大的元素,即分区(partitioning)。如下图所示:
含有3个元素的数组

分区(partitioning)

现在我们有:

  • 一个由小于基准值的数字组成的子数组
  • 基准值
  • 一个由大于基准值数组组成的子数组
    以上只是进行了分区,得到的两个子数组是无序的,如果是有序的,那么合并后就是一个有序的数组了。那么如何对子数组进行排序呢?快排知道如何将他们排序,因此只需要进行快排,然后合并结果就可以了。
quicksort([15,10]) + [33] + quicksort([])
> [10,15,30]

因此最后实现快排的代码:

def quickSort(array):
    """
    快速排序
    """
    if len(array) < 2:
        return array  # -----------基线条件
    else:
        pivot = array[0]  # -----------递归条件
        less = [i for i in array[1:] if i <= pivot]  # -------由所有小于基准值的元素组成的子数组
        greater = [i for i in array[1:] if i > pivot]  # -------由所有大于基准值的元素组成的字数组

    return quickSort(less) + [pivot] + quickSort(greater)

print(quickSort([9, 4, 6, 10, 30, 26, 4]))
> [4, 4, 6, 9, 10, 26, 30]

说好的3行代码呢!借助于python的简洁,上面的代码可以简化为:

def quicksort(array):
    if len(array) < 2: return array
    return quicksort([lt for lt in array[1:] if lt < array[0]]) + [array[0]] + quicksort([ge for ge in array[1:] if ge >= array[0]])
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