什么叫快速排序快速排序（Quick Sort）是一种高效的排序算法，采用“分而治之”的策略，通过选择一个基准元素，将数组分为两部分，一部分比基准小，另一部分比基准大，接着递归地对这两部分进行排序。它由托尼·霍尔（Tony Hoare）于1960年提出，是目前应用最广泛的排序算法其中一个。
一、快速排序的定义
快速排序是一种基于比较的排序算法，其核心想法是：选取一个基准元素，将数组分成两个子数组，一个包含小于基准的元素，另一个包含大于基准的元素，接着递归地对这两个子数组进行排序。
二、快速排序的基本步骤
| 步骤 | 描述 |
| 1 | 选择一个基准元素（通常选第一个、最终一个或中间元素） |
| 2 | 将所有比基准小的元素移到左边，比基准大的移到右边 |
| 3 | 对左右两个子数组递归执行上述经过 |
| 4 | 当子数组长度为0或1时，排序完成 |
三、快速排序的特点
| 特点 | 说明 |
| 时刻复杂度 | 平均 O(n log n)，最坏 O(n2) |
| 空间复杂度 | O(log n)（递归栈） |
| 稳定性 | 不稳定（相同元素可能被交换） |
| 原地排序 | 是（不需要额外存储空间） |
| 适用场景 | 数据量较大、内存有限时使用 |
四、快速排序的优缺点
| 优点 | 缺点 |
| 排序速度快，效率高 | 最坏情况下性能差 |
| 原地排序，节省内存 | 对重复元素处理不够高效 |
| 实现简单，易于领会 | 需要合理选择基准以避免最坏情况 |
五、快速排序的实现方式
常见的实现方式包括：
– Hoare 分区法：通过双指针移动，找到比基准小和大的元素进行交换。
– Lomuto 分区法：从左到右遍历，将比基准小的元素放到前面。
– 三数取中法：随机选择或选择中间值作为基准，减少最坏情况概率。
六、快速排序与其它排序算法的对比
| 排序算法 | 时刻复杂度 | 空间复杂度 | 是否稳定 | 是否原地 |
| 快速排序 | O(n log n) | O(log n) | 否 | 是 |
| 归并排序 | O(n log n) | O(n) | 是 | 否 |
| 冒泡排序 | O(n2) | O(1) | 是 | 是 |
| 插入排序 | O(n2) | O(1) | 是 | 是 |
| 堆排序 | O(n log n) | O(1) | 否 | 是 |
七、拓展资料
快速排序是一种高效且广泛应用的排序算法，适用于大多数数据集。虽然在最坏情况下时刻复杂度较高，但通过合理选择基准，可以有效避免这种情况。它在实际编程中常用于处理大规模数据，尤其是在内存有限的环境下表现尤为出色。
