快速排序极其优化方式（cpp代码）

简介

1.本篇给出了经典快速排序的原理和代码。

2.基于荷兰国旗的快速排序的优化原理和代码。

3.随机选取基准的优化方式

经典快速排序的原理和代码

原理

排序算法的思想非常简单，在待排序的数列中，我们首先要找一个数字作为基准数（这只是个专用名词）。我们一般选择第 1 个数字或者最后一个数字作为基准数（其实选择第几个并没有关系）。接下来我们需要把这个待排序的数列中小于基准数的元素移动到待排序的数列的左边，把大于基准数的元素移动到待排序的数列的右边。这时，左右两个分区的元素就相对有序了；接着把两个分区的元素分别按照上面两种方法继续对每个分区找出基准数，然后移动，直到各个分区只有一个数时为止。

这篇文章举了浅显易懂的例子，我就不照搬了。

代码

#include 
using namespace std;

int FastSort(int a[], int start, int end) {
	int l = start;
	int h = end;
	int base = a[start];
	while (l < h) {
		while (l <= h && a[h] >= base)
			h--;
		a[l] = a[h];
		while (l <= h && a[l] <= base)
			l++;
		a[h] = a[l];
	}
	a[l] = base;
	return l;
}

void fast(int a[], int start, int end) {
	if (start >= end)
		return;
	int index = FastSort(a, start, end);

	fast(a, start, index - 1);
	fast(a, index + 1, end);
}

int main() {
	int a[] = { 1,5,6,3 };
	fast(a, 0, 3);

	for (int i = 0; i < 4; i++)
		cout << a[i] << endl;

	return 0;
}

基于荷兰国旗问题的快速排序

当待排序数组中有大量重复元素的时候，采用荷兰国旗的快速排序能够大大减少时间。这是因为经典快速排序针对重复的数组仍然会逐个排序其两边的数字，而基于荷兰国旗的快速排序在一次排序过程中，能够把重复数字都放在一个区间，下一次就是对区间两边进行排序。

这篇文章理清了荷兰国旗问题，接着过渡到快速排序。

代码

vector hl_Partition(int a[], int L, int R) {
	int less = L - 1;
	int more = R;
	int cur = L;
	vector res;
	while (cur < more) {
		if (a[cur] == a[R])
			cur++;
		else if (a[cur] < a[R]) {
			swap(a[cur++], a[++less]);
		}
		else {
			swap(a[cur], a[--more]);
		}
	}
	swap(a[more], a[R]);
	res.push_back(less+1);
	res.push_back(more);
	return res;
}

void hl_fastSort(int a[], int L, int R) {
	if (L < R) {
		vector p = hl_Partition(a, L, R);
		hl_fastSort(a, L, p[0]-1);
		hl_fastSort(a, p[1] + 1, R);
	}

int main() {
	int a[] = { 1,5,6,3 };
	hl_fastSort(a, 0, 3);

	for (int i = 0; i < 4; i++)
		cout << a[i] << endl;

	return 0;
}

随机选取基准的优化方式

在hl_fastSort函数中增加了两行代码。头文件也要相应增加文件。通过引入随机数引擎，使数组每次都和最后一个数字交换来达到随机选取基准的目的。

void hl_fastSort(int a[], int L, int R) {
	default_random_engine e;                    //改动的地方

	if (L < R) {
		swap(a[L + e() % (R - L + 1)], a[R]);    //改动的地方
		vector p = hl_Partition(a, L, R);
		hl_fastSort(a, L, p[0]-1);
		hl_fastSort(a, p[1] + 1, R);
	}
}