(写于July 31st, 2013)
上次转了萍姐的快排,这次自己又研究了一番,有了更多的理解。
快速排序(quicksort)是由C.A.R Hoarse提出的一种排序算法,其实它是冒泡排序的一种改进算法。由于快速排序算法元素之间的比较次数较少,速度较快,因此得名快速排序。值得注意的是,快速排序不是一种稳定的排序算法,也就是说,多个相同的值的相对位置也许会在算法结束时产生变动。
快排基本思想:在当前的排序序列中任意选择一个元素,把该元素作为基准元素,把小于此基准元素的所有元素都移到基准元素之前,把大于基准元素的所有元素都移到基准元素之后。这样使得基准元素所处的元素恰好就是排序的最终位置,并且把当前参加排序的序列划分为前后两个子序列。接下来分别对这两个子序列重复上述操作(如果子序列大于1),直到使得所有元素都被移动到排序后他们应处的最终的位置上。
例如:
假设原序列为:{5, 7, 4, 2, 11, 10, 6}
令基准元素为5,设i=1(指向首位元素),j=7(指向末尾元素)
(1)反复执行i=i+1操作与j=j-1操作,直到i指向的元素大于等于基准元素或者指向序列的尾部,j指向的元素小于等于基准元素或者指向序列的首部为止。
第一步i=2(指向7),j=4(指向2)时停止。
(2)若此时i<j,则将i与j所指向的元素交换,即序列变为{5,2,4,7,11,10,6};
然后重复执行步骤(1)、(2)或(3)。执行完步骤(2)之后,序列变为{5,2,4,7,11,10,6};
此时i=4(指向7),j=3(指向4)。
(3)若此时i>=j,则将基准元素与j指向的元素交换位置,序列变为{4,2,5,7,11,10,6};
至此序列完成了第一次划分,接下来分别对基准点5前后的两个子序列重复上述操作。
由于快速排序法也是基于比较的排序法,其运行时间为Ω(nlogn),所以如果每次划分过程产生的区间大小都为n/2,则运行时间θ(nlogn)就是最好情况运行时间;最坏情况运行时间为θ(n2),且最坏情况发生在每次划分过程产生的两个区间分别包含n-1个元素和1个元素的时候;并且快速排序的平均运行时间为θ(nlogn)。
以下是c语言实现的代码:
#include <unistd.h> #include <assert.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> void swap(int *a, int *b);//完成交换 void quicksort(int *k, int s, int t);//快速排序函数,s为基准元素位置,t为最后一个元素的位置 int main(int argc, char *argv[]) { int i; int k[] = {2,5,6,3,7,8,0,9,12,1}; quicksort(k, 0, 9); for (i = 0; i<10; i++) { printf("%d\t", k[i]); } printf("\n"); return EXIT_SUCCESS; } void swap(int *a, int *b) { int temp; temp = *a; *a = *b; *b = temp; } void quicksort(int *k, int s, int t) { int i, j; if (s<t) { i = s; j = t+1; while (1) { do { i++; } while (!(k[s] <= k[i] || i == t));//直到i指向的元素大于等于基准元素,或者i指向序列尾部 do { j--; } while (!(k[s] >= k[j] || j == s));//直到j指向的元素小于等于基准元素,或者j指向序列首部 if (i<j) { swap(&k[i], &k[j]); } else break; } swap(&k[s], &k[j]);//当i>j,交换基准元素与k[j]位置,此时为基准元素的最终位置,完成一次划分 /*分别递归排序基准元素前边与后边的子序列*/ quicksort(k, s, j - 1); quicksort(k, j + 1, t); } }