如何构造数组使选中间元素为枢轴的快速排序达到O(N²)复杂度
构造方法与示例
要让选择中间元素作为枢轴的快速排序达到O(N²)时间复杂度,核心是确保每次选取的中间元素都是当前子数组的最大值或最小值。这样每次划分后,子数组只会减少一个元素(枢轴本身),递归深度为N,每次划分耗时O(N),总时间复杂度即为O(N²)。
针对原数组{1,2,3,4,5,6,7},可以构造如下数组:[4, 5, 6, 7, 3, 2, 1]
验证过程:
- 初始数组:长度7,中间元素为索引3的
7(整个数组的最大值)。划分后,所有元素都在左子数组[4,5,6,3,2,1],右子数组为空,本次划分耗时O(7)。 - 左子数组
[4,5,6,3,2,1]:长度6,取中间索引(0+5)//2=2的元素6(当前子数组的最大值)。划分后,所有元素都在左子数组[4,5,3,2,1],右子数组为空,耗时O(6)。 - 左子数组
[4,5,3,2,1]:长度5,中间索引2的元素3(当前子数组的最小值)。划分后,所有元素都在右子数组[4,5,2,1],左子数组为空,耗时O(5)。 - 右子数组
[4,5,2,1]:长度4,中间索引(0+3)//2=1的元素5(当前子数组的最大值)。划分后,所有元素都在左子数组[4,2,1],右子数组为空,耗时O(4)。 - 左子数组
[4,2,1]:长度3,中间索引1的元素2(当前子数组的最小值)。划分后,所有元素都在右子数组[4,1],左子数组为空,耗时O(3)。 - 右子数组
[4,1]:长度2,中间索引(0+1)//2=0的元素4(当前子数组的最大值)。划分后,所有元素都在右子数组[1],左子数组为空,耗时O(2)。 - 处理
[1]:长度1,无需划分。
整个递归过程中,每次划分都仅将子数组长度减少1,总时间复杂度为O(N²),完全符合要求。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者erin
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