快速排序的性能主要取决于基准元素(主元)的选择。如果在每次递归调用中,划分都极度不平衡,即一个子问题包含 n-1 个元素而另一个子问题为空,这种情况会导致快速排序的最坏情况发生。此时,算法的时间复杂度为 O(n^2)。
在这种最坏情况下,算法的递归式可以表示为:
T(n) = T(n-1) + O(n)T(n)=T(n−1)+O(n)
为了优化快速排序算法,避免最坏情况的发生,可以通过选择当前数组的中位数作为主元,而不是随机选择。每次选择中位数作为主元,可以使划分更加平衡,从而提高算法的效率。
在这种情况下,算法的递归式变为:
T(n) = 2T(n/2) + O(n)T(n)=2T(n/2)+O(n)
此时,算法的时间复杂度为 O(n log n),大大提高了算法的效率和稳定性。