内置排序算法怎么会这么快？

Question

Quicksort 据说是用于在列表/表格/任何内容中对数据进行排序的最快速算法之一。反正这个算法的rosettacode Lua实现是怎么来的

function quicksort(t)
    if #t < 2 then return t end
    local pivot = t[1]
    local a, b, c={}, {}, {}
    for _, v in ipairs(t) do
        if v < pivot then a[#a + 1] = v
        elseif v > pivot then c[#c + 1] = v
        else b[#b + 1] = v
        end
    end
    a = quicksort(a)
    c = quicksort(c)
    for _, v in ipairs(b) do a[#a + 1] = v end
    for _, v in ipairs(c) do a[#a + 1] = v end
    return a
end

与内置的table.sort(table) 算法相比，速度要慢得多（大约需要一分钟才能对一百万个条目表中的所有随机放置的条目进行排序），而对同一个表进行排序只需要大约五秒钟？

Answer 1

内置的table.sort 也使用快速排序算法。 （见its code）

主要区别在于，内置的语言是用 C 编写的。虽然 Lua 比其他脚本语言快，但仍不如 C。

Answer 2

您应该将您的支点设置为 t[2]，使我的编译器的性能翻倍，但根据您实现快速排序的方式，它可能会破坏它。

Answer 3

除了语言的不同，Lua 内置的table.sort 就地修改了目标表。您的实现返回一个新表，每个迭代步骤实例化 3 个新表。我认为这就是大部分性能丢失的地方。在对包含数百万个项目的数组进行排序时，这些额外的表分配会迅速增加！

更合适的比较是就地快速排序：

local quicksort do
  local function qhelp(t, l, r)
    if r - l < 1 then return end
    local p = l
    for i = l + 1, r do
      if t[i] < t[p] then
        if i == p + 1 then
          t[p],t[p+1] = t[p+1],t[p]
        else
          t[p],t[p+1],t[i] = t[i],t[p],t[p+1]
        end
        p = p + 1
      end
    end
    qhelp(t, l, p - 1)
    qhelp(t, p + 1, r)
  end

  function quicksort(t)
    qhelp(t, 1, #t)
  end
end

用法：

local arr = { 1, 5, 2, 17, 11, 3, 1, 22, 2, 37 }
quicksort(arr)
print(table.concat(arr,","))

请注意，如果无法修改输入表，则将其复制到牺牲表并就地排序也将比“纯”实现更快。