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快速排序算法的核心思想基于分治策略。首先在数据序列中选择一个元素作为基准,将所有比基准小的元素移动到它的左边,比基准大的元素移动到它的右边。接着对左右两边的子序列分别重复上述过程,直到每个子序列的长度为1,排序完成。
在无序区R[1..H]中随机选取一个数据元素作为基准X。将R[1..H]划分为两个子区:R[1..I-1]和R[I+1..H],其中R[1..I-1]中的元素均小于等于X,R[I+1..H]中的元素均大于等于X。基准X位于排序后的位置上,满足R[1..I-1]≤X.Key≤R[I+1..H]。当R[1..I-1]和R[I+1..H]均非空时,对它们递归应用快速排序。直至所有子区的元素排序完毕。
快速排序遵循分治策略的三个基本步骤:分解、递归求解和合并。
分解:将输入子序列L[p..r]划分为两个非空子序列L[p..q]和L[q+1..r],确保L[p..q]中的任一元素均不大于L[q+1..r]中的任一元素。通过比较和移动,将L[q]放置在适当位置,使得L[q]的值小于L[q+1..r]中的任一元素。
递归求解:通过递归调用快速排序算法,分别对L[p..q]和L[q+1..r]进行排序。
合并:在L[p..q]和L[q+1..r]排序后,无需额外计算,L[p..r]自然排序完成。快速排序法正是分治法的一个经典实例。