【左程云算法全讲3】归并排序与随机快排

系列综述：
目的：本系列是个人整理为了秋招面试的，整理期间苛求每个知识点，平衡理解简易度与深入程度。
来源：材料主要源于左程云算法课程进行的，每个知识点的修正和深入主要参考各平台大佬的文章，其中也可能含有少量的个人实验自证。
结语：如果有帮到你的地方，就点个赞和关注一下呗，谢谢！！！
【C++】秋招&实习面经汇总篇

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归并排序

1. 是否可递归：大问题能否通过范围缩小但是同等定义的子问题搞定
2. 归并排序

// 将两个数组从小到大合并成为一个
void Merge(vector<int> &vec, int L, int mid, int R) {
    const int n = R-L+1;
    vector<int> tmp(n, 0);  // 注意长度

    int i = 0;      // 工作指针
    int p1 = L;     // 左半部分的工作指针
    int p2 = mid+1; // 右半部分的工作指针
    // 两者较小的赋值给tmp数组
    while (p1 <= mid && p2 <= R) {
        tmp[i++] = (vec[p1] <= vec[p2] ? vec[p1++] : vec[p2++]); 
    }
    // 收尾
    while (p1 <= mid) {
        tmp[i++] = vec[p1++];
    }
    while (p2 <= R) {
        tmp[i++] = vec[p2++];
    }
    // 赋值
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        vec[L+i] = tmp[i];  // key：注意递归中赋值的起始位置
    }

}
// 递归形式
void Process(vector<int> &vec, int L, int R) {
    // 递归出口
    if (L == R) return ;
    // 划分
    int mid = L + ((R-L)>>1);
    Process(vec, L, mid);
    Process(vec, mid+1, R);
    // 合并
    Merge(vec, L, mid, R);
}
// 非递归形式
void Process(vector<int> &vec) {
    if (vec.size() < 2) return ;
    const int n = vec.size();
    int merge_size = 1;		// 每次合并单位
    while (merge_size < N) {
		int L = 0; 		// 每次从0开始
		while (L < N) {	// 合并相邻merge_size的区间
			int mid = L+merge_size-1;
			if (mid >= N) break;	// 避免右边界溢出
			int R = min(mid+merge_size(), N-1);
			merge(vec, L, mid, R);
			L = R+1;
		}
		if (merge_size > N / 2) break;	// 避免溢出，提前停止
		merge_size <<= 1;
	}
}

3. 求数组小和，表示第i个数左侧小于等于该数的个数，然后整个数组的每个数的小和相加
   • 逆反：相当于求第i个数右侧比i值大的个数
   • 归并排序可以解决两个范围比较的问题

// 将两个数组从小到大合并成为一个
int Merge(vector<int> &vec, int L, int mid, int R) {
    const int n = R-L+1;
    vector<int> tmp(n, 0);  // 注意长度

    int i = 0;      // 工作指针
    int p1 = L;     // 左半部分的工作指针
    int p2 = mid+1; // 右半部分的工作指针
    // 两者较小的赋值给tmp数组
    int res = 0;
    while (p1 <= mid && p2 <= R) {
    	// 在右组中找到比左组大的数，右组是有序的，所以可以直接通过下标计算出右组更大的有几个
        res += vec[p1] < vec[p2] ? (R-p2+1)*vec[p1] : 0;
        tmp[i++] = (vec[p1] < vec[p2] ? vec[p1++] : vec[p2++]); 
    }
    // 收尾
    while (p1 <= mid) {
        tmp[i++] = vec[p1++];
    }
    while (p2 <= R) {
        tmp[i++] = vec[p2++];
    }
    // 赋值
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        vec[L+i] = tmp[i];  // key：注意递归中赋值的起始位置
    }
    return res;

}

int Process(vector<int> &vec, int L, int R) {
    // 递归出口
    if (L == R) return 0;
    // 划分
    int mid = L + ((R-L)>>1);
    return Process(vec, L, mid) 
        + Process(vec, mid+1, R);
        + Merge(vec, L, mid, R);
}

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快速排序

1. partition过程：进行划分但不严格要求两部分内部有序，将小于等于num的数放在左边，将大于等于num的数放在右边
2. 代码

// 划分
int parititon(vector<int> &vec, int left, int right) {
	// 随机化处理：避免完全有序的情况
    int idx = left + rand() % (right - left + 1);
    swap(vec[left], vec[idx]);
    // 算法部分
    int pos = left;
    int pivot = vec[left];
    while (left < right) {
        while (vec[right] >= pivot && left < right) right--;
        while (vec[left] <= pivot && left < right) left++;
        swap(vec[left], vec[right]);
    }
    swap(vec[left], vec[pos]);
    return left;
}

void QuickSort(vector<int> &vec, int left, int right) {
    if (left > right) return ;
    int mid = parititon(vec, left, right);
    QuickSort(vec, left, mid-1);
    QuickSort(vec, mid+1, right);

}
// main中需要 srand((int)time(NULL));

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参考博客

1. 对数器
2. 单调队列
3. 快速链表quicklist
4. 《深入理解计算机系统》
5. 侯捷C++全系列视频
6. 待定引用
7. 待定引用
8. 待定引用