python实现快速排序 并详细讲解原理

Python 实现快速排序：

def quick_sort(arr):
    if len(arr) <= 1:
        return arr
    else:
        pivot = arr[0]
        left = []
        right = []
        for i in arr[1:]:
            if i <= pivot:
                left.append(i)
            else:
                right.append(i)
        return quick_sort(left) + [pivot] + quick_sort(right)

快速排序（QuickSort）是一种基于分治法的排序算法，它的时间复杂度为 O(nlogn)。快速排序的基本思想是：通过一趟排序将待排记录分割成独立的两部分，其中一部分记录的关键字均比另一部分的关键字小，然后再对这两部分记录分别进行快速排序，以达到整个序列有序。

快速排序的基本思路是选取一个基准元素（pivot），将序列中所有小于基准元素的元素放在基准元素的左边，所有大于基准元素的元素放在基准元素的右边，然后对左右两个子序列分别递归进行快速排序。

快速排序的具体实现过程如下：

1. 选定一个基准元素 pivot，通常选择第一个元素。

2. 对数组进行一次排序，将小于等于 pivot 的元素放在左边，大于 pivot 的元素放在右边。

3. 对左右两个子序列分别递归进行快速排序。

实现快速排序的关键在于如何进行一次排序。我们可以使用两个指针 i 和 j，分别指向序列的第一个元素和最后一个元素。然后从右往左遍历，找到第一个小于等于 pivot 的元素，将它与 i 指向的元素交换位置，然后从左往右遍历，找到第一个大于 pivot 的元素，将它与 j 指向的元素交换位置。如此反复，直到 i 和 j 相遇，一次排序结束。

快速排序的优化：

1. 选择基准元素时，可以采用随机选取的方式，以避免最坏情况的出现。

2. 当子序列长度小于一定大小时，可以采用插入排序或冒泡排序等算法进行排序，以避免递归深度过深。

快速排序是一种高效的排序算法，但是它的最坏时间复杂度为 O(n^2)，需要额外的优化措施来避免最坏情况的出现。