我在一次面试中被问到这个问题。它们都是O(nlogn),但大多数人使用快速排序而不是归并排序。为什么呢?


当前回答

这是采访中经常被问到的一个问题,尽管归并排序在最坏情况下性能更好,但快速排序被认为比归并排序更好,特别是对于大输入。以下是快速排序更好的原因:

1-辅助空间:快速排序是一种就地排序算法。就地排序意味着执行排序不需要额外的存储空间。另一方面,归并排序需要一个临时数组来归并已排序的数组,因此它并不到位。

2-最坏情况:快速排序O(n^2)的最坏情况可以通过使用随机化快速排序来避免。通过选择正确的枢轴,可以很容易地避免这种情况。通过选择合适的枢轴元来获得平均情况下的行为,从而提高了算法的性能,达到了与归并排序一样的效率。

3-引用的局部性:快速排序特别展示了良好的缓存局部性,这使得它在许多情况下比归并排序更快,比如在虚拟内存环境中。

4-尾递归:快速排序是尾递归,而归并排序不是。尾递归函数是一种函数,其中递归调用是函数执行的最后一件事。尾递归函数被认为比非尾递归函数更好,因为尾递归可以被编译器优化。

其他回答

同时考虑时间和空间的复杂性。 归并排序: 时间复杂度:O(nlogn), 空间复杂度:O(nlogn)

快速排序: 时间复杂度:O(n²), 空间复杂度:O(n)

现在,他们各自在一个场景中获胜。 但是,使用随机枢轴,您几乎总是可以将快速排序的时间复杂度降低到O(nlogn)。

因此,在许多应用中,快速排序是首选,而不是归并排序。

快速排序具有更好的平均情况复杂度,但在某些应用中它是错误的选择。快速排序容易受到拒绝服务攻击。如果攻击者可以选择要排序的输入,他可以很容易地构造一个时间复杂度为o(n^2)的最坏情况的集合。

归并排序的平均情况复杂性和最坏情况复杂性是相同的,因此不会遇到相同的问题。归并排序的这一特性也使它成为实时系统的最佳选择——确切地说,因为没有导致它运行得非常非常慢的病理情况。

由于这些原因,我更喜欢归并排序,而不是快速排序。

亩! 快速排序并不比归并排序更好,它非常适合于不同类型的应用。

归并排序是值得考虑的,如果速度是本质,糟糕的最差情况性能不能容忍,并且有额外的空间可用

你说他们«他们都是O(nlogn)[…]»。这是错误的。«快速排序使用大约n^2/2比较在最坏的情况下。

然而,根据我的经验,最重要的属性是在使用带有命令式范式的编程语言进行排序时,可以轻松实现顺序访问。

1 Sedgewick,算法

快速排序有O(n2)最差情况运行时和O(nlogn)平均情况运行时。然而,在许多情况下,它优于归并排序,因为许多因素影响算法的运行时,并且,当把它们放在一起时,快速排序胜出。

In particular, the often-quoted runtime of sorting algorithms refers to the number of comparisons or the number of swaps necessary to perform to sort the data. This is indeed a good measure of performance, especially since it’s independent of the underlying hardware design. However, other things – such as locality of reference (i.e. do we read lots of elements which are probably in cache?) – also play an important role on current hardware. Quicksort in particular requires little additional space and exhibits good cache locality, and this makes it faster than merge sort in many cases.

此外,通过使用适当的枢轴选择,几乎完全避免快速排序的最坏情况运行时间O(n2)是非常容易的——比如随机选择它(这是一个很好的策略)。

在实践中,许多现代的快速排序实现(特别是libstdc++的std::sort)实际上是introsort,其理论上的最差情况是O(nlogn),与归并排序相同。它通过限制递归深度,并在超过logn时切换到不同的算法(heapsort)来实现这一点。

为什么快速排序很好?

QuickSort takes N^2 in worst case and NlogN average case. The worst case occurs when data is sorted. This can be mitigated by random shuffle before sorting is started. QuickSort doesn't takes extra memory that is taken by merge sort. If the dataset is large and there are identical items, complexity of Quicksort reduces by using 3 way partition. More the no of identical items better the sort. If all items are identical, it sorts in linear time. [This is default implementation in most libraries]

快速排序总是比归并排序好吗?

不是真的。

归并排序是稳定的,但快速排序不是。所以如果你需要输出的稳定性,你可以使用归并排序。在许多实际应用中需要稳定性。 现在内存很便宜。因此,如果Mergesort使用的额外内存对您的应用程序不是至关重要的,那么使用Mergesort也没有什么害处。

注意:在java中,Arrays.sort()函数对基本数据类型使用快速排序,对对象数据类型使用归并排序。因为对象消耗内存开销,所以为归并排序增加一点开销对于性能来说可能不是什么问题。

参考:在Coursera上观看普林斯顿算法课程第三周的快速排序视频