php實現(xiàn)快速排序的方法:首先創(chuàng)建一個PHP示例文件;然后創(chuàng)建交換函數(shù)和主函數(shù);接著對低子表和高子表進行遞歸排序;最后調(diào)用QuickSort算法即可。
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基本思想:
快速排序(Quicksort)是對冒泡排序的一種改進。他的基本思想是:通過一趟排序?qū)⒋庞涗浄指畛瑟毩⒌膬刹糠?,其中一部分的關(guān)鍵字均比另一部分記錄的關(guān)鍵字小,則可分別對這兩部分記錄繼續(xù)進行快速排序,整個排序過程可以遞歸進行,以達到整個序列有序的目的。
基本算法步驟:
舉個栗子:
假如現(xiàn)在待排序記錄是:
6 2 7 3 8 9
第一步、創(chuàng)建變量 $low 指向記錄中的第一個記錄,$high 指向最后一個記錄,$pivot 作為樞軸賦值為待排序記錄的第一個元素(不一定是第一個),這里:
$low = 0; $high = 5; $pivot = 6;
第二步、我們要把所有比 $pivot 小的數(shù)移動到 $pivot 的左面,所以我們可以開始尋找比6小的數(shù),從 $high 開始,從右往左找,不斷遞減變量 $high 的值,我們找到第一個下標(biāo) 3 的數(shù)據(jù)比 6 小,于是把數(shù)據(jù) 3 移到下標(biāo) 0 的位置($low 指向的位置),把下標(biāo) 0 的數(shù)據(jù) 6 移到下標(biāo) 3,完成第一次比較:
3 2 7 6 8 9 //這時候,$high 減小為 3 $low = 0; $high = 3; $pivot = 6;
第三步、我們開始第二次比較,這次要變成找比 $pivot 大的了,而且要從前往后找了。遞加變量 $low,發(fā)現(xiàn)下標(biāo) 2 的數(shù)據(jù)是第一個比 $pivot 大的,于是用下標(biāo) 2 ($low 指向的位置)的數(shù)據(jù) 7 和 指向的下標(biāo) 3 ($high 指向的位置)的數(shù)據(jù)的 6 做交換,數(shù)據(jù)狀態(tài)變成下表:
3 2 6 7 8 9 //這時候,$high 減小為 3 $low = 2; $high = 3; $pivot = 6;
完成第二步和第三步我們稱為完成一個循環(huán)。
第四步(也就是開啟下一個循環(huán))、模仿第二步的過程執(zhí)行。
第五步、模仿第三步的過程執(zhí)行。
執(zhí)行完第二個循環(huán)之后,數(shù)據(jù)狀態(tài)如下:
3 2 6 7 8 9 //這時候,$high 減小為 3 $low = 2; $high = 2; $pivot = 6;
到了這一步,我們發(fā)現(xiàn) $low 和 $high“碰頭”了:他們都指向了下標(biāo) 2。于是,第一遍比較結(jié)束。得到結(jié)果如下,凡是 $pivot(=6) 左邊的數(shù)都比它小,凡是 $pivot 右邊的數(shù)都比它大。
然后,對 、$pivot 兩邊的數(shù)據(jù) {3,2} 和 {7,8,9},再分組分別進行上述的過程,直到不能再分組為止。
注意:第一遍快速排序不會直接得到最終結(jié)果,只會把比k大和比k小的數(shù)分到k的兩邊。為了得到最后結(jié)果,需要再次對下標(biāo)2兩邊的數(shù)組分別執(zhí)行此步驟,然后再分解數(shù)組,直到數(shù)組不能再分解為止(只有一個數(shù)據(jù)),才能得到正確結(jié)果。
算法實現(xiàn):
//交換函數(shù) function swap(array &$arr,$a,$b){ $temp = $arr[$a]; $arr[$a] = $arr[$b]; $arr[$b] = $temp; } //主函數(shù): function QuickSort(array &$arr){ $low = 0; $high = count($arr) - 1; QSort($arr,$low,$high); }
主函數(shù)中,由于第一遍快速排序是對整個數(shù)組排序的,因此開始是 $low=0,$high=count($arr)-1。
然后 QSort() 函數(shù)是個遞歸調(diào)用過程,因此對它封裝了一下:
function QSort(array &$arr,$low,$high){ //當(dāng) $low >= $high 時表示不能再進行分組,已經(jīng)能夠得出正確結(jié)果了 if($low < $high){ $pivot = Partition($arr,$low,$high); //將$arr[$low...$high]一分為二,算出樞軸值 QSort($arr,$low,$pivot - 1); //對低子表($pivot左邊的記錄)進行遞歸排序 QSort($arr,$pivot + 1,$high); //對高子表($pivot右邊的記錄)進行遞歸排序 } }
從上面的 QSort()函數(shù)中我們看出,Partition()函數(shù)才是整段代碼的核心,因為該函數(shù)的功能是:選取當(dāng)中的一個關(guān)鍵字,比如選擇第一個關(guān)鍵字。然后想盡辦法將它放到某個位置,使得它左邊的值都比它小,右邊的值都比它大,我們將這樣的關(guān)鍵字成為樞軸(pivot)。
直接上代碼:
//選取數(shù)組當(dāng)中的一個關(guān)鍵字,使得它處于數(shù)組某個位置時,左邊的值比它小,右邊的值比它大,該關(guān)鍵字叫做樞軸 //使樞軸記錄到位,并返回其所在位置 function Partition(array &$arr,$low,$high){ $pivot = $arr[$low]; //選取子數(shù)組第一個元素作為樞軸 while($low < $high){ //從數(shù)組的兩端交替向中間掃描(當(dāng) $low 和 $high 碰頭時結(jié)束循環(huán)) while($low < $high && $arr[$high] >= $pivot){ $high --; } swap($arr,$low,$high); //終于遇到一個比$pivot小的數(shù),將其放到數(shù)組低端 while($low < $high && $arr[$low] <= $pivot){ $low ++; } swap($arr,$low,$high); //終于遇到一個比$pivot大的數(shù),將其放到數(shù)組高端 } return $low; //返回high也行,畢竟最后low和high都是停留在pivot下標(biāo)處 }
組合起來的整個代碼如下:
function swap(array &$arr,$a,$b){ $temp = $arr[$a]; $arr[$a] = $arr[$b]; $arr[$b] = $temp; } function Partition(array &$arr,$low,$high){ $pivot = $arr[$low]; //選取子數(shù)組第一個元素作為樞軸 while($low < $high){ //從數(shù)組的兩端交替向中間掃描 while($low < $high && $arr[$high] >= $pivot){ $high --; } swap($arr,$low,$high); //終于遇到一個比$pivot小的數(shù),將其放到數(shù)組低端 while($low < $high && $arr[$low] <= $pivot){ $low ++; } swap($arr,$low,$high); //終于遇到一個比$pivot大的數(shù),將其放到數(shù)組高端 } return $low; //返回high也行,畢竟最后low和high都是停留在pivot下標(biāo)處 } function QSort(array &$arr,$low,$high){ if($low < $high){ $pivot = Partition($arr,$low,$high); //將$arr[$low...$high]一分為二,算出樞軸值 QSort($arr,$low,$pivot - 1); //對低子表進行遞歸排序 QSort($arr,$pivot + 1,$high); //對高子表進行遞歸排序 } } function QuickSort(array &$arr){ $low = 0; $high = count($arr) - 1; QSort($arr,$low,$high); }
我們調(diào)用算法:
$arr = array(9,1,5,8,3,7,4,6,2); QuickSort($arr); var_dump($arr);
復(fù)雜度分析:
在最優(yōu)的情況下,也就是選擇數(shù)軸處于整個數(shù)組的中間值的話,則每一次就會不斷將數(shù)組平分為兩半。因此最優(yōu)情況下的時間復(fù)雜度是 O(nlogn) (跟堆排序、歸并排序一樣)。
最壞的情況下,待排序的序列是正序或逆序的,那么在選擇樞軸的時候只能選到邊緣數(shù)據(jù),每次劃分得到的比上一次劃分少一個記錄,另一個劃分為空,這樣的情況的最終時間復(fù)雜度為 O(n^2).
綜合最優(yōu)與最差情況,平均的時間復(fù)雜度是 O(nlogn).
快速排序是一種不穩(wěn)定排序方法。
由于快速排序是個比較高級的排序,而且被列為20世紀(jì)十大算法之一。。。。如此牛掰的算法,我們還有什么理由不去學(xué)他呢!
盡管這個算法已經(jīng)很牛掰了,但是上面的算法程序依然有改進的地方。