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
实际上,快速排序是O(n2)。它的平均情况运行时间是O(nlog(n)),但最坏情况是O(n2),这发生在在包含很少唯一项的列表上运行时。随机化花费O(n)。当然,这并没有改变最坏的情况,它只是防止恶意用户使您的排序花费很长时间。
快速排序更受欢迎,因为它:
(MergeSort需要额外的内存,与要排序的元素数量成线性关系)。 有一个小的隐藏常数。
其他回答
快速排序并不比归并排序好。对于O(n²)(很少发生的最坏情况),快速排序可能比归并排序的O(nlogn)慢得多。快速排序的开销更小,所以对于小n和速度较慢的计算机,它会更好。但是今天的计算机是如此之快,以至于合并排序的额外开销可以忽略不计,并且在大多数情况下,非常慢的快速排序的风险远远超过合并排序的微不足道的开销。
此外,归并排序将具有相同键的项按原始顺序保留,这是一个有用的属性。
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。
维基百科的解释是:
通常,快速排序在实践中比其他Θ(nlogn)算法要快得多,因为它的内部循环可以在大多数架构上有效地实现,并且在大多数现实数据中,可以做出设计选择,使需要二次时间的概率最小化。
快速排序
Mergesort
我认为归并排序(即Ω(n))所需要的存储量也存在快速排序实现所不具备的问题。在最坏的情况下,它们的算法时间是相同的,但归并排序需要更多的存储空间。
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。
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。