Go语言展现快速排序算法全过程的思路及代码示例

这里是关于“Go语言展现快速排序算法全过程的思路及代码示例”的详细攻略。

什么是快速排序算法

快速排序算法是一种基于比较的排序算法，它通过选择一个基准元素，将数组分为两部分然后递归地对这两部分进行排序，最终完成对整个数组的排序。快速排序算法的时间复杂度为 O(nlogn) 平均情况下，但是在最坏情况下会退化为 O(n^2)。

快速排序算法的实现思路

下面是快速排序算法的实现思路：

1. 首先选定一个基准数，一般选择数组的第一个数。从数组的右端开始往左扫描，找到第一个比基准数小的数，然后交换这两个数的位置。接着从左端开始往右扫描，找到第一个比基准数大的数，然后交换这两个数的位置。当左右两端的扫描相遇时，将基准数和扫描相遇位置的数交换，这样就将数组分成了两部分，左半部分的所有数都比基准数小，右半部分的所有数都比基准数大。
2. 对两部分分别进行递归调用快速排序算法，重复上述过程，直到排序完成。

大体思路就是这样，下面我们来看一下 Go 语言的实现。

Go语言展现快速排序算法全过程的代码示例

下面是 Go 语言实现快速排序算法的代码示例：

func quickSort(arr []int, left, right int) {
    if left >= right {
        return
    }
    i, j, pivot := left, right, arr[left]
    for i < j {
        for i < j && arr[j] >= pivot {
            j--
        }
        arr[i] = arr[j]
        for i < j && arr[i] <= pivot {
            i++
        }
        arr[j] = arr[i]
    }
    arr[i] = pivot
    quickSort(arr, left, i-1)
    quickSort(arr, i+1, right)
}

func main() {
    arr := []int{3, 4, 2, 7, 10, 8, 1, 9, 5, 6}
    quickSort(arr, 0, len(arr)-1)
    fmt.Println(arr) // [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
}

以上是一个普通的快速排序算法的实现，但在实际应用中，为了防止快速排序的最坏情况，我们可以通过随机选择基准数来提高算法的效率：如下所示

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

func quickSort(arr []int, lo, hi int) {
    if lo >= hi {
        return
    }
    pivotIndex := partition(arr, lo, hi)
    quickSort(arr, lo, pivotIndex-1)
    quickSort(arr, pivotIndex+1, hi)
}

func partition(arr []int, lo, hi int) int {
    rand.Seed(time.Now().UnixNano()) // 添加随机值
    randPivot := lo + rand.Intn(hi-lo+1) // 选择随机基准数
    arr[lo], arr[randPivot] = arr[randPivot], arr[lo] // 将随机基准数与首元素交换
    pivot := arr[lo]
    i := lo + 1
    for j := lo + 1; j <= hi; j++ {
        if arr[j] < pivot {
            arr[i], arr[j] = arr[j], arr[i]
            i++
        }
    }
    arr[lo], arr[i-1] = arr[i-1], arr[lo]
    return i - 1
}

func main() {
    arr := []int{3, 4, 2, 7, 10, 8, 1, 9, 5, 6}
    quickSort(arr, 0, len(arr)-1)
    fmt.Println(arr) // [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
}

这个示例中，我们引入了一个随机数作为基准 pivot，然后将其与数组第一个数进行交换以实现随机的效果。这样就避免了最坏情况的发生，提高了算法的效率。

另外，为了更好的说明快速排序的过程，这里再介绍一个使用递归调用的快速排序算法示例，其中可以看到每一次递归都会执行交换操作，以表现出快速排序算法的全过程。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    arr := []int{3, 4, 2, 7, 10, 8, 1, 9, 5, 6}
    fmt.Println("排序前：", arr)
    quickSort(arr, 0, len(arr)-1)
}

func quickSort(arr []int, left, right int) {
    if left < right {
        pivotIndex := partition(arr, left, right)
        fmt.Println("分区后：", arr)
        quickSort(arr, left, pivotIndex-1)
        quickSort(arr, pivotIndex+1, right)
    }
}

func partition(arr []int, left, right int) int {
    pivot := arr[left]
    for left < right {
        for left < right && arr[right] >= pivot {
            right--
        }
        arr[left] = arr[right]
        for left < right && arr[left] <= pivot {
            left++
        }
        arr[right] = arr[left]
    }
    arr[left] = pivot
    return left
}

以上是关于 Go 语言展示快速排序算法全过程的两条示例说明，希望能对你有所帮助。