排序算法之快速排序

    设计中常常需要高性能的算法在代码优化,下面介绍下介绍一种,快速排序,并附源代码。

    快速排序(Quicksort)是对冒泡排序的一种改进。由C. A. R. Hoare在1962年提出。它的基本思想是:通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分,其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小,然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序,整个排序过程可以递归进行,以此达到整个数据变成有序序列。 

    原理 设要排序的数组是A[0]……A[N-1],首先任意选取一个数据(通常选用第一个数据)作为关键数据,然后将所有比它小的数都放到它前面,所有比它大的数都放到它后面,这个过程称为一趟快速排序。一趟快速排序的算法是:

  1)设置两个变量I、J,排序开始的时候:I=0,J=N-1;

  2)以第一个数组元素作为关键数据,赋值给key,即 key=A[0];

  3)从J开始向前搜索,即由后开始向前搜索(J=J-1),找到第一个小于key的值a[j],并与key交换;

  4)从I开始向后搜索,即由前开始向后搜索(I=I+1),找到第一个大于key的a[i],与key交换;        

  5)重复第3、4、5步,直到 I=J; (3,4步是在程序中没找到时候j=j-1,i=i+1。找到并交换的时候i, j指针位置不变。另外当i=j这过程一定正好是i+或j+完成的最后另循环结束)

  例如:待排序的数组A的值分别是:(初始关键数据:X=49) 注意关键X永远不变.永远是和X进行比较 无论在什么位子 最后的目的就是把X放在中间小的放前面大的放后面

  A[0] 、 A[1]、 A[2]、 A[3]、 A[4]、 A[5]、 A[6]:

  49 38 65 97 76 13 27

  进行第一次交换后: 27 38 65 97 76 13 49

  ( 按照算法的第三步从后面开始找)

  进行第二次交换后: 27 38 49 97 76 13 65

  ( 按照算法的第四步从前面开始找>X的值,65>49,两者交换,此时:I=3 )

  进行第三次交换后: 27 38 13 97 76 49 65

  ( 按照算法的第五步将又一次执行算法的第三步从后开始找

  进行第四次交换后: 27 38 13 49 76 97 65

  ( 按照算法的第四步从前面开始找大于X的值,97>49,两者交换,此时:J=4 )

  此时再执行第三步的时候就发现I=J,从而结束一趟快速排序,那么经过一趟快速排序之后的结果是:27 38 13 49 76 97 65,即所以大于49的数全部在49的后面,所以小于49的数全部在49的前面。

  快速排序就是递归调用此过程——在以49为中点分割这个数据序列,分别对前面一部分和后面一部分进行类似的快速排序,从而完成全部数据序列的快速排序,最后把此数据序列变成一个有序的序列,根据这种思想对于上述数组A的快速排序的全过程如图6所示:

  初始状态 {49 38 65 97 76 13 27}

  进行一次快速排序之后划分为 {27 38 13} 49 {76 97 65}

  分别对前后两部分进行快速排序 {27 38 13} 经第三步和第四步交换后变成 {13 27 38} 完成排序。

  {76 97 65} 经第三步和第四步交换后变成 {65 76 97} 完成排序。

代码
   
     
using System;
using System.Text;

namespace QuickSortArithmetic
{
class Program
{
static void Main( string [] args)
{
// 随进生成70个三位数的int32数组
int [] Nums = RandomNums( 3 , 70 );
ShowNums(
" 初始化的数组: " , Nums);
QuickSort(
ref Nums, 0 , Nums.Length - 1 );
ShowNums(
" 排序后的数组: " , Nums);
Console.ReadLine();

}
#region 生成随机int数组
private static int [] RandomNums( int Length, int Count)
{
Random Rand
= new Random( 7 );
int [] Nums = new int [Count];
for ( int c = 0 ; c < Count; c ++ )
{
string Result = string .Empty;
for ( int i = 0 ; i < Length; i ++ )
{
Result
+= Rand.Next( 10 ).ToString();
} Nums[c]
= Convert.ToInt32(Result);
}
return Nums;
}
#endregion


#region 排序算法:快速排序
private static void QuickSort( ref int [] Nums, int low, int high)
{
int key = Nums[low];
int i = low;
int j = high;
while (low < high)
{
while (low < high)
{
if (Nums[high] < key)
{
Nums[low]
= Nums[high];
Nums[high]
= key;
break ;
}
else
{
high
-- ;
}

}
while (low < high)
{
if (Nums[low] > key)
{
Nums[high]
= Nums[low];
Nums[low]
= key;
break ;
}
else
{
low
++ ;
}
}
}

if (i < low - 1 )
{
QuickSort(
ref Nums, i, low - 1 );
}
if (j > high + 1 )
{
QuickSort(
ref Nums, high + 1 , j);
}
}
#endregion

private static void ShowNums( string Msgs, int [] Nums)
{
Console.Write(Msgs);
foreach ( int n in Nums)
{
Console.Write(n.ToString()
+ " " );
}
Console.WriteLine();
}

}
}

排序结果:

排序算法之快速排序 

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