【1】快速排序
快速排序是由托尼。霍爾(英文名C. A. R. Hoare,英國人,計算機領域爵士,同時是文科生獲圖靈獎者之一)於1962年提出的一種划分交換排序。
快速排序采用的是一種分治策略。快速排序經典之處在於它的排序思想。
所謂分治就是分而治之,從字面意思即可理解為:復雜問題簡單化,簡單問題重復化,重復問題高效化。所以,相比其它排序算法更快速。
而書面解釋為:將原問題分解為若干個規模更小但結構與原問題相似的子問題。遞歸地處理這些子問題,然后將這些子問題的解組合為原問題的解。
快速排序是一種不穩定的排序(參見隨筆《常用排序算法穩定性分析》)。
快速排序是時間復雜度是O(nlogn)。
【2】排序邏輯
設要排序的數組是A[0]~A[N-1]。(下面的例子中A[0]所為哨兵位,所謂哨兵位,即就是臨時寄存關鍵數據位置)
首先任意選取一個數據(通常選用第一個數據,在示例中從A[1]開始)作為關鍵數據,然后將所有比它大的數都放到它后面,所有比它小的數都放到它前面,這個過程稱為一趟快速排序。
一趟快速排序的算法是:
<1>設置兩個變量i, j,排序開始的時候:i = 1, j = N-1;
<2>以第一個數組元素(示例中即A[1])作為關鍵數據,賦值給A[0];
<3>從j開始向前搜索,即由后開始向前搜索(--j),找到第一個小於關鍵數據A[0]的值A[j], A[i] = A[j];
<4>從i開始向后搜索,即由前開始向后搜索(++i),找到第一個大於關鍵數據A[0]的值A[i], A[j] = A[i];
<5>重復3,4,5步,直到 i == j;
(注意:只有當i == j時,才可以完全確定當前關鍵數據可以插入的位置,即就是滿足比關鍵數據小的值全部置於其前,比關鍵數據大的值全部置於其后。)
【3】排序圖解(借用百度圖片)
該圖片很形象,全神貫注,仔細觀察:

【4】C++實現排序代碼
(1)C++實現排序詳細測試過程示例代碼:
1 #include<iostream>
2 using namespace std; 3 #define MAXSIZE 10
4
5 void PrintArr(int ar[],int n) 6 { 7 for(int i = 0; i < n; ++i) 8 { 9 cout<<ar[i]<<" "; 10 } 11 cout<<endl; 12 } 13
14 int nCount = 0; 15
16 int Partition(int br[], const int left, const int right) 17 { 18 ++nCount; 19 cout<<"第"<<nCount<<"趟排序過程如下:"<<endl; 20 int i = left, j = right; 21 cout<<"left = "<<left<<endl; 22 br[0] = br[left]; //注意哨兵位的作用:暫存本趟排序的關鍵數據
23 cout<<"關鍵字:"<<br[0]<<endl; 24 cout<<"調整前順序:"<<endl; 25 PrintArr(br, MAXSIZE); 26 while(i < j) 27 { 28 while(i < j && br[j] > br[0]) //從末尾開始
29 { 30 --j; //前移一位
31 } 32 br[i] = br[j]; //比關鍵字小的前置
33 cout<<"比當前關鍵字大者調整結果:"<<endl; 34 PrintArr(br, MAXSIZE); 35 while(i < j && br[i] <= br[0]) //從前端開始
36 { 37 ++i; //后移一位
38 } 39 br[j] = br[i]; //比關鍵字大的后置
40 cout<<"比當前關鍵字小者調整結果:"<<endl; 41 PrintArr(br, MAXSIZE); 42 } 43 br[i] = br[0]; //插入關鍵字
44 PrintArr(br, MAXSIZE); 45 cout<<"i = "<<i<<endl; 46 cout<<"本趟結束"<<endl; 47 return i; 48
49 } 50
51 void Quicksort(int br[],const int left,const int right) 52 { 53 if(left < right) 54 { 55 int mid = Partition(br, left, right); 56 Quicksort(br,left,mid-1); 57 Quicksort(br,mid+1,right); 58 } 59 } 60
61 void Quicksort(int br[],int n) 62 { 63 Quicksort(br, 1, n); 64 } 65
66 void main() 67 { 68 int ar[MAXSIZE] = {0, 14, 2, 58, 69, 100, 50, 26, 65, 97}; 69 cout<<"排序前原數組"<<endl; 70 PrintArr(ar, MAXSIZE); 71 Quicksort(ar, MAXSIZE-1); 72 cout<<"排序后數組排序"<<endl; 73 PrintArr(ar, MAXSIZE); 74
75 } 76 /*
77 排序前原數組 78 0 14 2 58 69 100 50 26 65 97 79 第1趟排序過程如下: 80 left = 1 81 關鍵字:14 82 調整前順序: 83 14 14 2 58 69 100 50 26 65 97 84 比當前關鍵字大者調整結果: 85 14 2 2 58 69 100 50 26 65 97 86 比當前關鍵字小者調整結果: 87 14 2 2 58 69 100 50 26 65 97 88 14 2 14 58 69 100 50 26 65 97 89 i = 2 90 本趟結束 91 第2趟排序過程如下: 92 left = 3 93 關鍵字:58 94 調整前順序: 95 58 2 14 58 69 100 50 26 65 97 96 比當前關鍵字大者調整結果: 97 58 2 14 26 69 100 50 26 65 97 98 比當前關鍵字小者調整結果: 99 58 2 14 26 69 100 50 69 65 97 100 比當前關鍵字大者調整結果: 101 58 2 14 26 50 100 50 69 65 97 102 比當前關鍵字小者調整結果: 103 58 2 14 26 50 100 100 69 65 97 104 比當前關鍵字大者調整結果: 105 58 2 14 26 50 100 100 69 65 97 106 比當前關鍵字小者調整結果: 107 58 2 14 26 50 100 100 69 65 97 108 58 2 14 26 50 58 100 69 65 97 109 i = 5 110 本趟結束 111 第3趟排序過程如下: 112 left = 3 113 關鍵字:26 114 調整前順序: 115 26 2 14 26 50 58 100 69 65 97 116 比當前關鍵字大者調整結果: 117 26 2 14 26 50 58 100 69 65 97 118 比當前關鍵字小者調整結果: 119 26 2 14 26 50 58 100 69 65 97 120 26 2 14 26 50 58 100 69 65 97 121 i = 3 122 本趟結束 123 第4趟排序過程如下: 124 left = 6 125 關鍵字:100 126 調整前順序: 127 100 2 14 26 50 58 100 69 65 97 128 比當前關鍵字大者調整結果: 129 100 2 14 26 50 58 97 69 65 97 130 比當前關鍵字小者調整結果: 131 100 2 14 26 50 58 97 69 65 97 132 100 2 14 26 50 58 97 69 65 100 133 i = 9 134 本趟結束 135 第5趟排序過程如下: 136 left = 6 137 關鍵字:97 138 調整前順序: 139 97 2 14 26 50 58 97 69 65 100 140 比當前關鍵字大者調整結果: 141 97 2 14 26 50 58 65 69 65 100 142 比當前關鍵字小者調整結果: 143 97 2 14 26 50 58 65 69 65 100 144 97 2 14 26 50 58 65 69 97 100 145 i = 8 146 本趟結束 147 第6趟排序過程如下: 148 left = 6 149 關鍵字:65 150 調整前順序: 151 65 2 14 26 50 58 65 69 97 100 152 比當前關鍵字大者調整結果: 153 65 2 14 26 50 58 65 69 97 100 154 比當前關鍵字小者調整結果: 155 65 2 14 26 50 58 65 69 97 100 156 65 2 14 26 50 58 65 69 97 100 157 i = 6 158 本趟結束 159 排序后數組排序 160 65 2 14 26 50 58 65 69 97 100 161 */
【2】中分析邏輯的第五條也就是為什么while(i < j ) 而不是 if(i <j )的原因提醒(也可以從上面的測試程序第二趟排序結果分析原因。)。
(2)完整快速排序實現代碼:
1 int Partition(int br[], const int left, const int right) 2 { 3 int i = left, j = right; 4 br[0] = br[left]; 5 while(i < j) 6 { 7 while(i < j && br[j] > br[0]) 8 { 9 --j; 10 } 11 br[i] = br[j]; 12 while(i < j && br[i] <= br[0]) 13 { 14 ++i; 15 } 16 br[j] = br[i]; 17 } 18 br[i] = br[0]; 19 return i; 20
21 } 22
23 void Quicksort(int br[],const int left,const int right) 24 { 25 if(left < right) 26 { 27 int mid = Partition(br, left, right); 28 Quicksort(br,left,mid-1); 29 Quicksort(br,mid+1,right); 30 } 31 } 32
33 void Quicksort(int br[],int n) 34 { 35 Quicksort(br, 1, n); 36 }
關於快速排序的代碼,可以有很多種寫法,個人認為,此種寫法比較好理解,並且易於閱讀。
Good Good Study, Day Day Up.
順序 選擇 循環 堅持 總結
