快速排序是 O(nlog^n ），但如果分割點不在列表中間附近，可能會降級到O(n^2 ) 。它不需要額外的空間。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import random


def partition(li, left, right):
    """
    歸位函數
    """
    tmp = li[left]  # 先把最左側的數拿出來，然后開始查找其該在的位置
    while left < right:
        while left < right and li[right] >= tmp:  # 如果降序排列修改li[right] <= tmp
            right -= 1  # 從右邊找比6小的數，填充到6的位置
        li[left] = li[right]
        while left < right and li[left] <= tmp:  # 如果降序排列修改li[right] >= tmp
            left += 1  # 從左邊找比6大的數字放在右邊的空位
        li[right] = li[left]
    li[left] = tmp  # 當跳出循環條件的時候說明找到了，并且把拿出來的6在放進去
    return left


def _quick_sort(li, left, right):
    # 快速排序的兩個關鍵點：歸位，遞歸
    if left < right:  # 至少有兩個元素，才能進行遞歸
        mid = partition(li, left, right)  # 找到歸位的位置
        _quick_sort(li, left, mid - 1)  # 遞歸，右邊的-1
        _quick_sort(li, mid + 1, right)  # 遞歸，左邊的+1


def quick_sort(li):
    return _quick_sort(li, 0, len(li) - 1)


li = list(range(100000))
random.shuffle(li)
quick_sort(li)

現在開始解析
分別從初始序列“6 1 2 7 9 3 4 5 10 8”兩端開始“探測”。先從右往左找一個小于6的數，再從左往右找一個大于6的數，然后交換他們。這里可以用兩個變量i和j，分別指向序列最左邊和最右邊。我們為這兩個變量起個好聽的名字“哨兵i”和“哨兵j”。剛開始的時候讓哨兵i指向序列的最左邊（即i=1），指向數字6。讓哨兵j指向序列的最右邊（即j=10），指向數字8。

image.png

首先哨兵j開始出動。因為此處設置的基準數是最左邊的數，所以需要讓哨兵j先出動，這一點非常重要（請自己想一想為什么）。哨兵j一步一步地向左挪動（即j--），直到找到一個小于6的數停下來。接下來哨兵i再一步一步向右挪動（即i++），直到找到一個數大于6的數停下來。最后哨兵j停在了數字5面前，哨兵i停在了數字7面前。

image.png

image.png

到此，第一次交換結束。接下來開始哨兵j繼續向左挪動（再友情提醒，每次必須是哨兵j先出發）。他發現了4（比基準數6要小，滿足要求）之后停了下來。哨兵i也繼續向右挪動的，他發現了9（比基準數6要大，滿足要求）之后停了下來。此時再次進行交換，交換之后的序列如下。

       6  1  2 5  4  3  9  7 10  8

第二次交換結束，“探測”繼續。哨兵j繼續向左挪動，他發現了3（比基準數6要小，滿足要求）之后又停了下來。哨兵i繼續向右移動，糟啦！此時哨兵i和哨兵j相遇了，哨兵i和哨兵j都走到3面前。說明此時“探測”結束。我們將基準數6和3進行交換。交換之后的序列如下。

3  1 2  5  4  6  9 7  10  8

image.png

到此第一輪“探測”真正結束。此時以基準數6為分界點，6左邊的數都小于等于6，6右邊的數都大于等于6。回顧一下剛才的過程，其實哨兵j的使命就是要找小于基準數的數，而哨兵i的使命就是要找大于基準數的數，直到i和j碰頭為止。