python实现快速排序的两种方法

代码环境：python3.6

递归实现

步骤：

1. 从序列中挑出任意一个元素为pivot，此处选择序列最后一个元素，如果更改，需要相应变更以下步骤内容；
2. 设置两个指针left和right，指向序列的最左和最右两个元素；
3. 从left开始，找到第一个比pivot大的元素；切换到right，找到第一个比pivot小的元素；
4. 将left和right此时指向的元素互换；
5. 重复1-4步骤，直到left==right，将pivot和left对应的元素互换，这样以pivot分割左右两个区，左边元素都比pivot小，右边元素都比pivot大；
6. 将两个分区分别递归重复1-5步骤，直到不可再分区，递归条件就是start<end。

算法实现：

def partition(mylist, start, end):
    # 若选其他元素作为pivot，下面的while内容需要相应更改
    pivot = mylist[end]
    left = start
    right = end

    while left < right:
        while left < right and mylist[left] <= pivot:
            left += 1
        while left < right and mylist[right] >= pivot:
            right -= 1
        if left != right:
            mylist[left], mylist[right] = mylist[right], mylist[left]

    mylist[end], mylist[left] = mylist[left], pivot
    return left


def quick_sort(mylist, start, end):
    """
    mylist: 待排序的 list
    start: mylist第一个元素索引
    end: mylist最后一个元素索引
    """
    if start < end:
        mid = partition(mylist, start, end)
        quick_sort(mylist, start, mid - 1)
        quick_sort(mylist, mid + 1, end)


if __name__ == "__main__":
    mylist = [12, 33, 199, 0, 54, 77, 11, 54, 9, 7]
    quick_sort(mylist, 0, len(mylist) - 1)
    print(f'快速排序后：{mylist}')

非递归实现

绝大多数用递归实现的问题，都可以用栈的方式来代替。

为什么？因为我们代码中一层层的方法调用，本身就是一个函数栈，每次进入一个新方法，就相当于入栈；每次有方法返回，就相当于出栈。

所以，我们可以利用栈存储每一次调用方法的参数。

算法实现：

class Stack():
    """简单实现一个栈，本质就是个list"""
    def __init__(self):
        self.items = []

    def is_empty(self):
        return self.items == []

    def push(self, item):
        self.items.append(item)

    def pop(self):
        return self.items.pop()


# 此方法与上面例子一样，保持不变
def partition(mylist, start, end):
    # 若选其他元素作为pivot，下面的while内容需要相应更改
    pivot = mylist[end]
    left = start
    right = end

    while left < right:
        while left < right and mylist[left] <= pivot:
            left += 1
        while left < right and mylist[right] >= pivot:
            right -= 1
        if left != right:
            mylist[left], mylist[right] = mylist[right], mylist[left]

    mylist[end], mylist[left] = mylist[left], pivot
    return left


def quick_sort(mylist):
    stack = Stack()
    start = 0
    end = len(mylist) - 1

    if start < end:
        stack.push((start, end))
        while not stack.is_empty():
            start, end = stack.pop()
            mid = partition(mylist, start, end)
            if start < mid - 1:
                stack.push((start, mid - 1))
            if mid + 1 < end:
                stack.push((mid + 1, end))