Go语言实现快排+随机快排

快排算法是一种本地算法,(即不需要额外的内存空间,就地排序)

  • 基本思想:
    从这个数列里找一个数作为基准点(支点)跟其它的数进行对比,小于或等于这个支点数的都放到左边,大的放到右边。完成一次排序,然后依次递归,当起始下标和末尾下标相遇是,排序结束,即整列数已经排列好了顺序。
  • 快排为什么快呢?
    简单的总结是:快排实现了最优下界。比如著名的称球问题12个小球有一个是坏的(轻或重), 现在呢有一架天平,问最少可用多少次就能确定哪个小球是坏的,并且指出它是轻了还是重了。答案是三次,称三次就能得出结论。等概率最优。时间复杂度为O(nlgn)(n乘以以10为底n的对数)
  • 快排为什么好像不那么快呢?
    当输入的数列是一个已经排序好的数列时(顺序或逆序),就慢了,因为它无法找到一个支点是两边等分的,无法做到等概率化,这是快排的最坏的情况,快排此时傻眼中。。。时间复杂度为O(n*n)但是没关系,下面第二种实现随机化快排算法可以弥补这个缺憾, 它不再关心你的输入数列是什么。

(1)基本快排算法,本示例用输入数列的第一个值作为排序支点。

package main

import (
    "fmt"
    "math/rand"
)

func main() {
    // get the random numbers
    origin := rand.Perm(10)
    fmt.Println("origin:", origin)
    quickSort(origin, 0, len(origin))
    fmt.Println("quick sort:", origin)

}

func quickSort(list []int, start, end int) {
    if end-start > 1 {
        // get the pivot
        mid := partition(list, start, end)
        // left sort
        quickSort(list, start, mid)
        // right sort
        quickSort(list, mid+1, end)
    }
}

func partition(list []int, begin, end int) (i int) {
    cValue := list[begin]
    i = begin
    for j := i + 1; j < end; j++ {
        if list[j] < cValue {
            i++ // 这里一定要先加1后在交换值,因为支点现在不必交换,现在i 和 j(小于支点和大于支点)正在划分边界
            list[j], list[i] = list[i], list[j]
            fmt.Println("list:", list)
        }
    }
/* 到此,i和j的边界已经划分完成,把i对应的值和支点对应的值交换后,就符合了快分的要求:i左边对应的值都小于等于且右边的都大于支点对应的值
此时i的值就是新的支点, 对应的值就是新的主元
*/
    list[i], list[begin] = list[begin], list[i]
    return i
}

结果:

root@slave2:~# go run quickSort.go 
origin: [9 4 2 6 8 0 3 1 7 5]
quick sort: [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]

(2)随机快速排序算法
这个需要让每次的主元(就是那个被比较值)随机。实现如下:

package main

import (
    "fmt"
    "math/rand"
    "time"
)

func main() {
    //origin := rand.Perm(20) //伪随机数
    origin := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
    fmt.Println("origin:", origin)
    randomQuickSort(origin, 0, len(origin))
    fmt.Println("quick sort:", origin)

}

func randomQuickSort(list []int, start, end int) {
    if end-start > 1 {
        // get the pivot
        mid := randomPartition(list, start, end)
        randomQuickSort(list, start, mid)
        randomQuickSort(list, mid+1, end)
    }
}

func randomPartition(list []int, begin, end int) int {
    // 生成真随机数
    i := randInt(begin, end)
    fmt.Println("random number:", i)
    // 下面这行是核心部分,随机选择主元, 如果没有此次交换,就是普通快排
    list[i], list[begin] = list[begin], list[i]
    return partition(list, begin, end)
}

func partition(list []int, begin, end int) (i int) {
    cValue := list[begin]
    i = begin
    for j := i + 1; j < end; j++ {
        if list[j] < cValue {
            i++
            list[j], list[i] = list[i], list[j]
        }
    }
    list[i], list[begin] = list[begin], list[i]
    return i
}

// 真随机数
func randInt(min, max int) int {
    rand.Seed(time.Now().UnixNano())
    return min + rand.Intn(max-min)
}
    

为了显示随机快排对有序数列的处理要优于普通快排,特意输入了0-10的有序数列,测试结果如下:
普通快排:

root@slave2:~# go run quickSort.go 
origin: [1 2 3 4 5 6 7 8 9]
random number: 6
random number: 8
random number: 2
random number: 7
random number: 5
random number: 7
random number: 6
random number: 7
quick sort: [1 2 3 4 5 6 7 8 9]

随机快排:

root@slave2:~# go run randomQuickSort.go 
origin: [1 2 3 4 5 6 7 8 9]
random number: 7
random number: 6
random number: 4
random number: 1
random number: 2
quick sort: [1 2 3 4 5 6 7 8 9]

参考链接:
快排及随机化算法
数学之美番外篇:快排为什么那样快

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 203,271评论 5 476
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,275评论 2 380
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 150,151评论 0 336
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,550评论 1 273
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,553评论 5 365
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,559评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,924评论 3 395
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,580评论 0 257
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,826评论 1 297
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,578评论 2 320
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,661评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,363评论 4 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,940评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,926评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,156评论 1 259
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,872评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,391评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容

  • 1 初级排序算法 排序算法关注的主要是重新排列数组元素,其中每个元素都有一个主键。排序算法是将所有元素主键按某种方...
    深度沉迷学习阅读 1,388评论 0 1
  • 排序算法基础 排序算法,是一种能将一串数据按照特定的排序方式进行排列的一种算法,一个排序算法的好坏,主要从时间复杂...
    jackyshan阅读 3,927评论 3 11
  • 版本记录 前言 将数据结构和算法比作计算机的基石毫不为过,追求程序的高效是每一个软件工程师的梦想。下面就是我对算法...
    刀客传奇阅读 5,115评论 4 72
  • 记得前段时间有人说过,“今天的努力工作,是为了当年吹过的牛逼”。其实这就是对坚持最好的验证,如果一个能够...
    功不唐捐2019阅读 237评论 0 3
  • 风轻烟尘聋 夜来雪寒灯 楼高人心远 苦志不言情
    剑雨黑石阅读 145评论 0 0