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

虽然它们都在相同的复杂度类中,但这并不意味着它们都具有相同的运行时。快速排序通常比归并排序更快,因为它更容易编写紧凑的实现代码,它所做的操作也更快。这是因为快速排序通常更快,人们使用它而不是归并排序。

然而!我个人经常会使用归并排序或快速排序变体,当快速排序表现不佳时,它们会降级为归并排序。记住。快速排序平均只有O(n log n)最坏情况是O(n²)归并排序总是O(n log n).在实时性能或响应性是必须的情况下,你的输入数据可能来自恶意来源,你不应该使用简单的快速排序。

其他回答

在归并排序中,一般算法为:

对左子数组进行排序 对右子数组进行排序 合并两个已排序的子数组

在顶层,合并两个已排序的子数组涉及处理N个元素。

再往下一层,第3步的每次迭代都涉及处理N/2个元素,但您必须重复此过程两次。所以你仍然在处理2 * N/2 == N个元素。

再往下一层,你要合并4 * N/4 == N个元素,以此类推。递归堆栈中的每个深度都涉及合并相同数量的元素,涉及对该深度的所有调用。

考虑一下快速排序算法:

选择一个枢轴点 将枢轴点放置在数组中的正确位置,所有较小的元素放在左边,较大的元素放在右边 对左子数组进行排序 对右子数组排序

在顶层,你处理的是一个大小为n的数组,然后选择一个枢轴点,把它放在正确的位置,然后可以在算法的其余部分完全忽略它。

再往下一层,您将处理2个子数组,它们的组合大小为N-1(即减去之前的枢轴点)。为每个子数组选择一个枢轴点,总共有2个额外的枢轴点。

再往下一层,您将处理4个子数组,它们的组合大小为N-3,原因与上面相同。

然后N-7…然后c15…然后N-32…

递归堆栈的深度保持大致相同(logN)。使用归并排序,你总是在递归堆栈的每一层处理n个元素的归并。但是使用快速排序,你要处理的元素数量会随着你在堆栈中向下移动而减少。例如,如果你在递归堆栈中查看深度,你正在处理的元素数量是N - 2^((logN)/2)) == N -根号(N)。

声明:对于归并排序,因为每次都将数组分割为两个完全相等的块,所以递归深度正好是logN。在快速排序时,由于枢轴点不太可能恰好位于数组的中间,因此递归堆栈的深度可能略大于logN。我还没有做过数学计算,看看这个因素和上面描述的因素在算法复杂性中究竟扮演了多大的角色。

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。

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。

当我试验这两种排序算法时,通过计算递归调用的次数, 快速排序始终比归并排序具有更少的递归调用。 这是因为快速排序有枢轴,而在下一个递归调用中不包括枢轴。这样快速排序可以比归并排序更快地达到递归基本情况。