Python快速排序函数 python快速排序原理

为什么python内置的sort比自己写的快速排序快100倍？

主要原因，内置函数用C写的。在Python语言内无论如何造不出内置函数的轮子。这也是通常C跟C++语言用户更喜欢造基础算法的轮了的原因。因为C/C++用户真有条件写出匹敌标准库的算法，但很多高级语言不行，不是程序员技术差，是客观条件就根本做不到。

你比如说Java语言没人造字符串的轮子，C++光一个字符串类就有无数多的实现。是因为C+用户更喜欢写字符串类吗？显然不是，一方面是因为Java语言内没法造出匹敌Java内置标准库算法的轮子，而C++真的可以，另外一个比较惨的原因是C++标准库的字符串功能太弱了，大多数高级语言的字符串类功能都比C+标准库字符串类功能更强。

写C++的时候一大错觉就是我觉着我能比标准库还快，同样的道理放在Python里面也同样适用，不管是Python各种常用package或内建函数，基本上都针对实用场景作了优化，自己手写的算法一般是比不上内建算法效率的，这也是为什么用Python时不鼓励自己造轮子的原因。

回到这个问题，Python内建的sort本质上为C实现的函数，本身执行效率就会比Python快很多，并且会根据不同的数据规模采用不同的排序算法，故效率一般都会优于自己在Python里面手写的排序更何况题主写的是基于递归的quicksort9，额外时间开销大。

因为python内置的sort是用c语言写的，如果你用c语言或者c++写的话肯定是可以做到一样快的至于为什么python计算效率比c语言能慢100倍这个具体的原理我不清楚，不过鉴于知乎上已经有很多大佬解释过这个问题，我就不在这里班门弄斧了

还有底下扯timsort的，快排序是所有比较排序算法里平均性能最优的一族算法，像C++和rust里的unstable_sort都是用的快排序。可能在一些情况下，比如数组几乎有序时，timsort会比快排序快。但是你随便给一个数组，比如像题主那样随机一个一百万大小的数然后排序，timsort是绝对不可能比快排序快的。绝对不可能。快的这100倍和timsort屁关系都没有。

我是C/C++程序员，我可以很负责的告诉你，在用天下现有所有高级语言进行排序的问题上，C要是认了第二，则没人敢认第一。所以，我猜，Python以及好多其他高级语言，都会时不时直接上C语言写的静态库和动态库。我自己也造了不少轮子，有部分是因为刚刚起步，对系统API和函数库不熟悉，找不到适合的，所以自己造轮子，后来发现了有更好的，我把我写的抛弃了。但这里也不排除有一部分是因为我个人觉得还有优化的空间，所以自己用C语言重新造了一个轮子，这样效率比现成的更优。

所以说，要论高级语言的鼻祖，还真非C莫属，从执行效率上讲，别说python，JAVA，C#，VB，甚至C的亲儿子C++，在同一个程序员手中，都没法与C抗衡，所以说，这些语言都是排着队等着被C吊打的，也正因为如此，所以，像python这类高级语言，有自带函数可用的，最好别想着自己重新造轮子，因为你不可能造出比自带函数更快的轮子。

内置库函数都是用C实现的，肯定要比手写的Python程序执行效率更高，此外内置排序Timsort相比本科课程上学的时间复杂度为Onlogn的排序算法做了很多常数优化，所以对于普通人而言，不要希望纯手写出来的东西效率能和标准库相当了。另外，题主写的排序是过不了LeetCode上的裸排序题目的，随机选取pivot对于快速排序是最基本的优化虽然题主排的是随机数，现在这么选肯定不是效率低的主要原因。

所以说了，py几乎得把自己的循环体拆了，这就是py和c/c++的性能差距，必须尽量用内置函数和numpy来处理数据，一旦手写循环体。，那你就得知道这可能得慢百倍，像用opency的py版时你不小心写个双循环来处理数据，那酸爽，而cppc#搞opencv就能随意用指针来写循环，这也是为啥他们其实不需要numpy这种组件，自身就有足够的性能和灵活度来处理这个。

Cpp内置的排序是快排和堆排的结合，最坏时间复杂度为nlogn，而快排最坏是n2。至于python内部的排序，我认为是一个道理，不会简简单单是一个快排，举个简单例子，当你数据已经是有序的时候，再传入快排肯定就不合适。那你设置排序函数的时候，是不是预先将他打乱，再进行快排会更好呢。当然具体不会这么简单，只是我认为官方给的接口都是很精妙的，很值得学习。

一方面Python中sort函数是用C语言写的，C++内部的sort是由快排，直接插入和堆排序混合的，当数据量比较大的时候先用的快排，当数据量小的时候用直接插入，因为当数据量变小时，快排中的每个部分基本有序，接近直接插入的最好情况的时间复杂度O（n），就比快排要好一点了。

另外一方面这个的底层实现就是归并排序。，只是使用了Python无法编写的底层实现，从而避免了Python本身附加的大量开销，速度比我们自己写的归并排序要快很多，所以说我们一般排序都尽量使用sorted和sort。

相关问答

Q1: python实现快速排序(QuickSort)

快速排序使用分治法来把一个串（list）分为两个子串（sub-lists）。具体算法描述如下：

注：递归到最底部的判断条件是数列的大小是零或一，此时该数列显然已经有序。

选取基准值有数种具体方法，此选取方法对排序的时间性能有决定性影响。

想了解其他排序相关算法可以，看作者的 排序算法专栏 。

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点击下面相应的链接即可查看各个算法的详细介绍及python实现方法 ：

Q2: 快速排序的Python 简单实现

快速排序的Python 简单实现

核心思想

先从待排序的数组中找出一个数作为基准数（取第一个数即可）Python快速排序函数，然后将原来的数组划分成两部分Python快速排序函数：小于基准数的左子数组和大于等于基准数的右子数组。然后对这两个子数组再递归重复上述过程Python快速排序函数，直到两个子数组的所有数都分别有序。最后返回“左子数组” + “基准数” + “右子数组”Python快速排序函数，即是最终排序好的数组。

from random import randint

def quicksort(nums):

    iflen(nums) =1:

        return nums

    # 左子数组

    less = []

    # 右子数组

    greater = []

    # 基准数

    base= nums.pop()

    # 对原数组进行划分

    forxin nums:

        ifx

            less.append(x)

        else:

            greater.append(x)

    # 递归调用

    returnquicksort(less) + [base] + quicksort(greater)if__name__ =='__main__':

    nums = [randint(-1000,1000)forxinrange(100)]

    print (quicksort(nums))

输出Python快速排序函数：

[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]

快速排序算法的平均时间复杂度为O(nlogn)，通常认为在所有同数量级的排序算法中，快速排序的平均性能是最好的，这也是它被称为“快速排序”的原因。

快速排序算法相比于其他排序算法来说比较耗费空间资源，因为快速排序需要栈空间来实现递归。

快速排序的基准元素的选取非常重要，如果基准元素选取不当，可能影响排序过程的时间复杂度和空间复杂度。为了避免快速排序退化为冒泡排序以及递归栈过深等问题，通常依照“三者取中”的法则来选取基准元素。三者取中法是指在当前待排序的子序列中，将其首元素、尾元素和中间元素进行比较，在三者中取中值作为本趟排序的基准元素。

Q3: python 中sort—values函数

一、sort_values()函数用途

pandas中的sort_values()函数原理类似于SQL中的order by，可以将数据集依照某个字段中的数据进行排序，该函数即可根据指定列数据也可根据指定行的数据排序。

二、sort_values()函数的具体参数

用法：

1DataFrame.sort_values(by=‘##',axis=0,ascending=True, inplace=False, na_position=‘last')

参数说明

by指定列名(axis=0或'index')或索引值(axis=1或'columns')

axis若axis=0或'index'，则按照指定列中数据大小排序；若axis=1或'columns'，则按照指定索引中数据大小排序，默认axis=0

ascending是否按指定列的数组升序排列，默认为True，即升序排列

inplace是否用排序后的数据集替换原来的数据，默认为False，即不替换

na_position{‘first',‘last'}，设定缺失值的显示位置

三、sort_values用法举例

创建数据框

#利用字典dict创建数据框

import numpy as np

import pandas as pd

Q4: sorted函数python

sorted函数python介绍如下

sorted() 作为 Python 内置函数之一，其功能是对序列（列表、元组、字典、集合、还包括字符串）进行排序。

sorted() 函数的基本语法格式如下

list = sorted(iterable, key=None, reverse=False)

其中，iterable 表示指定的序列，key 参数可以自定义排序规则；reverse 参数指定以升序（False，默认）还是降序（True）进行排序。sorted() 函数会返回一个排好序的列表。

注意，key 参数和 reverse 参数是可选参数，即可以使用，也可以忽略。

演示sorted()函数的基本代码用法：

#对列表进行排序

a = [5,3,4,2,1]

print(sorted(a))

#对元组进行排序

a = (5,4,3,1,2)

print(sorted(a))

#字典默认按照key进行排序

a = {4:1,\

5:2,\

3:3,\

2:6,\

1:8}

print(sorted(a.items()))

#对集合进行排序

a = {1,5,3,2,4}

print(sorted(a))

#对字符串进行排序

a = "51423"

print(sorted(a))

Python快速排序函数的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于python快速排序原理、Python快速排序函数的信息别忘了在本站进行查找喔。