Алгоритм быстрой сортировки: методы реализации и оптимизации

Вот реализация алгоритма быстрой сортировки на Python:

def quicksort(arr):
    if len(arr) <= 1:
        return arr
    pivot = arr[len(arr) // 2]
    left = [x for x in arr if x < pivot]
    middle = [x for x in arr if x == pivot]
    right = [x for x in arr if x > pivot]
    return quicksort(left) + middle + quicksort(right)

Эта реализация принимает массив arrв качестве входных данных и рекурсивно делит его на более мелкие подмассивы на основе выбранного сводного элемента. Затем элементы в подмассивах переставляются таким образом, что все элементы, меньшие, чем ось, располагаются слева, все элементы, равные стержню, находятся посередине, а все элементы, превышающие ось, находятся справа. Затем функция рекурсивно применяет тот же процесс к левому и правому подмассивам, пока не будет отсортирован весь массив.

Вот еще несколько методов, которые можно использовать для реализации быстрой сортировки:

  1. Схема разделения Хоара: вместо выбора опорной точки в качестве элемента посередине вы можете использовать схему разделения Хоара, которая выбирает опорную точку в качестве первого элемента массива, а затем использует два указателя для замены элементов.. В некоторых случаях эта схема может быть более эффективной.

  2. Случайный выбор опорной точки. Вместо того, чтобы всегда выбирать опорную точку в фиксированной позиции (например, средний или первый элемент), вы можете случайным образом выбирать опорную точку из массива. Это помогает избежать наихудших сценариев, когда массив уже отсортирован или почти отсортирован.

  3. Трехстороннее секционирование. В стандартной реализации элементы, равные опорной точке, располагаются посередине. При трехстороннем секционировании элементы, равные опорной точке, размещаются между левым и правым подмассивами, что уменьшает количество рекурсивных вызовов.