双路快排

序列元素重复，是序列已经排好序的一种特殊情况，如果一个序列中的元素全部相同，也将出现最差情况。
如果序列中存在大量重复元素，在普通快排中，相等的元素会被全部放到分区点的一边，这样会大大增加快排的时间复杂度，双路快排就是用来解决这个问题的。
能够将序列均衡分开的分区点才是好的分区点。均匀分开意味着保持O(logn)的复杂度。

from random import shuffle, randrange

def quick_sort(lst, left, right):
    # 当只有一个元素的时候退出递归
    if left < right:
        p = partition(lst, left, right)
        # 左右分区分别递归
        quick_sort(lst, left, p)
        quick_sort(lst, p+1, right)

def partition(lst, left, right):
    rand = randrange(left, right)
    lst[left], lst[rand] = lst[rand], lst[left]   # 随机挑选出一个元素，与第一个元素交换，作为分区点
    pivot = lst[left]    # 以第一个元素为分区点
    leftpos = left + 1
    rightpos = right - 1
    while leftpos <= rightpos:
        while leftpos <= rightpos and lst[leftpos] <= pivot:
            leftpos += 1
        while leftpos <= rightpos and lst[rightpos] >= pivot:
            rightpos -= 1
        if leftpos > rightpos:
            break
        lst[leftpos], lst[rightpos] = lst[rightpos], lst[leftpos]
    # 将pivot放入分区点
    lst[leftpos-1], lst[left] = lst[left], lst[leftpos-1]
    # 返回分区点索引
    return leftpos-1


source = list(range(10))
shuffle(source)
print(source)

quick_sort(source, 0, len(source))
print(source)
# [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]