学过的算法中最快捷——快速排序法

前言

       上次总结了其他的三种算法：选择排序、冒泡排序和插入排序，这次总结一个更加高效的排序算法——快速排序法，如果想要了解其余三种算法，请移步c#版选择法、冒泡法、插入法和快速排序法分析与对比

快速排序法

步骤：

• 1.随便找一个基准数，一般都拿左边第一个数当做基准数

• 2.给基准数找到一个合适的位置，让其左边的数都小于它，右边的数都大于它

• 3.这个基准数的位置自然将队列分为了两部分，再对这两部分分别进行步骤一和步骤二，直到排序完成

现在我们来看看如何实现：

• 首先我们以第一个数为基准，也就是5

• 定义两个变量i和j，j从右往左找一个比5小的数，找到4停止；i从左向右找一个比5大的数，也就是7停止；

• 将4和7交换位置

• 两个变量继续寻找，这里需要强调一点，一定是让j先从右边开始找，这个之后再做解释

• 这是j找到了1，而i与j相遇了，代表探测结束，这时让基准数与1进行位置交换，通过第一次的探测，我们已经找到了基准数在队列中的位置，这时的队列为1,4,0,3,5,7,9,6,，可以发现，5对左边都是比他小的数，而右边都是比他大的数

• 队列以“5”为分界点，分成了两部分，我们在分别对这两部分应用之前的步骤，知道队列排序完成

为什么一定要J先找？
我们看下边这种情况，如果i先找，那么i和j将会在“7”相遇，这时将二者交换，那么5的左边就不是都比他小的数了

之后左边再次执行之前的步骤：（右边同理）
画下划线的数字是基准数，红色的是分界点

注意：
       队列不断的被归为的基准数分为两部分的时候，左右两部分通过递归调用来完成排序，也就是说不断的调用自己来完成排序

代码

 /// 

        /// 快速排序法
        /// 
        /// 
        /// 
        private void button4_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //哈希表转整数数组
            int[] s = hs.ToArray();
            DateTime time1 = DateTime.Now;

            int low=0;                 //记录目标数组的起始位置
            int high=s.Length-1;   //记录目标数组的结束位置

            QuickSortFunction(s, low, high);

            DateTime time2 = DateTime.Now;
            textBox4.Text = DateDiff(time1, time2);

            for (int i = listBox1.Items.Count - 1; i >= 0; i--)
            {
                listBox1.Items.RemoveAt(i);
            }
            for (int i = 0; i < s.Length; i++)
            {

                this.listBox1.Items.Add(s[i]);
            }
        }


         /// 

         /// 快速排序过程
         /// 
         /// 数组
         /// 低位目标数组下标
         /// 高位目标数组下边
        private static void QuickSortFunction(int[] array, int low, int high)
         {
                 int keyValuePosition;   //记录关键值的下标
 
                 //当传递的目标数组含有两个以上的元素时，进行递归调用。（即：当传递的目标数组只含有一个元素时，此趟排序结束）
                 if (low < high) 
                 {
                     keyValuePosition = keyValuePositionFunction(array, low, high);  //获取关键值的下标（快排的核心）
 
                     QuickSortFunction(array, low, keyValuePosition - 1);    //递归调用，快排划分出来的左区间
                     QuickSortFunction(array, keyValuePosition + 1, high);   //递归调用，快排划分出来的右区间
                 }
         }

        /// 

        /// 找出关键值位置
        /// 
        /// 数组
        /// 低位下标
        /// 高位下标
        /// 关键值下标
        private static int keyValuePositionFunction(int[] array, int low, int high)
         {
             int i = low;        //记录目标数组的起始位置（后续动态的左侧下标）
             int j = high;      //记录目标数组的结束位置（后续动态的右侧下标）
 
             int keyValue = array[low];  //数组的第一个元素作为关键值
             int temp;
 
             //当 （左侧动态下标 == 右侧动态下标） 时跳出循环
             while (i< j)
             {
                 while (i < j && array[j] > keyValue)  //必须先从右边开始，逐渐向左移动，直至找到<=keyValue的下标
                 {
                     j--;
                 }
                 while (i < j && array[j] <= keyValue)  //从左边开始，直至找到>=keyValue的下标
                 {
                     i++;
                 }
                 if(i < j)  //如果leftIndex < rightIndex，则交换左右动态下标所指定的值；当leftIndex==rightIndex时，跳出整个循环
                 {
                     temp = array[i];
                     array[i] = array[j];
                     array[j] = temp;
                 }
             }
 
             //当左右两个动态下标相等时（即：左右下标指向同一个位置），此时便可以确定keyValue的准确位置
             temp = keyValue;
             if (temp < array[j])   //当keyValue < 左右下标同时指向的值，将keyValue与rightIndex - 1指向的值交换，并返回rightIndex - 1
             {
                 array[low] = array[j - 1];
                 array[j - 1] = temp;
                 return j - 1;
             }
             else //当keyValue >= 左右下标同时指向的值，将keyValue与rightIndex指向的值交换，并返回rightIndex
             {
                 array[low] = array[j];
                 array[j] = temp;
                 return j;
             }
         }
    

总结：

      之所以快速排序法比较高效是因为他交换的位置不是相邻的交换，而是跨度更宽的位置的交换，这样可以更加精准的确定数的位置，算法很有意思，希望可以学习更多的内容