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快速排序的递归实现可能会导致在最坏情况下达到 \(O(n)\) 的空间复杂度。为了确保空间复杂度在最坏情况下为 \(O(\log n)\),我们可以使用迭代(而不是递归)以及一种称为尾递归消除(Tail Recursion Elimination)的技巧。
快速排序的基本思想是每次选择一个基准值并将数组划分为两部分:小于基准值的元素和大于基准值的元素。通常,我们会递归地对这两部分进行排序。
但要保证空间复杂度为 \(O(\log n)\),我们可以采取以下策略:
1. **迭代排序小的部分,手动排序大的部分**: 每次分区后,使用递归或迭代对较小的部分进行排序,并手动处理(例如使用循环)较大的部分。
2. **使用栈代替递归**: 使用一个栈来存储待排序的数组部分的索引。首先,将整个数组的开始和结束索引入栈。然后,在每次迭代中,从栈中弹出一个范围,对它进行分区,然后将较小的部分和较大的部分的索引入栈。
具体算法如下:
1. 初始化一个栈,将数组的开始和结束索引入栈。
2. 只要栈不为空,执行以下步骤:
a. 弹出一个范围(即开始和结束索引)。
b. 对该范围进行分区,并获取基准值的位置。
c. 先将较小的部分的开始和结束索引入栈,再将较大的部分的开始和结束索引入栈。
此方法确保了我们始终先处理较小的部分,从而确保栈的深度最多为 \(O(\log n)\)。
这种方法结合了快速排序的原理和迭代的思想,使得空间复杂度在最坏情况下为 \(O(\log n)\)。
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05-10 16:22
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