python归并排序和快速排序比较

归并排序稳定且时间性能可预测，适用于链表和外部排序；快速排序平均更快、空间效率高，但不稳定，适合内部排序。

归并排序和快速排序都是高效的排序算法，基于分治思想，平均时间复杂度为 O(n log n)，但在实现方式、稳定性、空间使用和实际表现上有明显区别。下面从几个关键方面进行比较。

1. 基本原理与实现方式

归并排序（Merge Sort）：将数组不断二分，直到每个子数组只有一个元素，然后两两合并有序子数组，最终得到完整有序数组。合并过程需要额外空间来暂存结果。

快速排序（Quick Sort）：选择一个“基准”（pivot），将数组分为两部分：小于基准的放左边，大于的放右边，然后对左右递归处理。原地操作，不需要额外存储合并结果。

2. 时间复杂度对比

归并排序：

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• 最好、最坏、平均情况均为 O(n log n)
• 性能稳定，适合对时间要求严格的场景

快速排序：

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• 平均情况：O(n log n)
• 最好情况：O(n log n)（每次划分接近中位）
• 最坏情况：O(n²)（如已排序数组且选首/尾为 pivot）
• 实际中通过随机化 pivot 可避免极端情况

3. 空间复杂度与内存使用

归并排序：需要 O(n) 的额外空间用于合并过程，不是原地排序。

快速排序：递归调用栈深度平均 O(log n)，最坏 O(n)，但数据交换在原数组进行，是原地排序。

4. 稳定性与适用场景

稳定性：

• 归并排序是稳定的（相同元素相对位置不变）
• 快速排序不稳定（划分过程中可能改变相等元素顺序）

适用场景：

• 归并排序适合链表排序、外部排序（如大数据无法全载入内存）
• 快速排序在内部排序中通常更快，因常数因子小，缓存友好

基本上就这些。归并排序胜在稳定性和可预测性，快速排序赢在平均性能和空间效率。实际中 Python 内置的 sorted() 和 list.sort() 使用的是 Timsort（归并的优化变种），而快速排序常用于 C++ 的 std::sort 类实现中。选择哪个取决于需求：要稳定就用归并，要快且省空间优先考虑快排。不复杂但容易忽略细节。

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