C/C++ 快速排序,插入排序

本文包含:

取随机数(random函数)

快速排序(qSort函数)

快速排序的优化 - 数量少的时候使用插入排序,尾递归优化(qSort1函数)

插入排序 - 0位置使用"哨兵"小技巧提高效率(insertSort函数)

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string>
#include <math.h>
#include <vector>
#include <sstream>
#include <list>
#include <algorithm>
#include <time.h>
//头文件引用的较多,有一些和本程序无关

using namespace std;

//取随机数
int random(int min = 1, int max = 100); 

//分割,交换记录(可以合到qSort函数中,只是为了看着方便才单独写一个函数)
int partition(int arr[], int low, int high);

//排序
void qSort(int arr[], int low, int high);

//优化排序,低于指定个数的排序使用插入排序
void qSort1(int arr[], int low, int high);

//插入排序
//感觉这样优化没什么必要,少量数据排序虽然理论上插入算法更好一些,但实际上差别不大
void insertSort(int arr[]);

//自动生成等排序数组的个数
const int NUM = 50;
//优化,低于此个数的排序使用插入排序,有资料认为7最合理,也有资料说是50
const int MAX_LENGTH_INSERT_SORT = 7;

int main(int argc, char *argv[])
{
	srand(((int)time(0)));
	
	//也可用其他的数据形式,如链表...
	int arr[NUM+1];//网上学的小技巧,arr[0]位置用作哨兵,插入排序用到这个哨兵了
	for(int i = 1; i < NUM + 1; i++)//随机取100个数,在[1-100]之间(有可能重复)
		arr[i] = random();

	cout << "排序前:" << arr[1];
	for(int i = 2; i < NUM + 1; i++)
		cout << ", " << arr[i];
	cout << endl << endl;

	//qSort(arr, 1, NUM);
	qSort1(arr, 1, NUM);

	cout << "排序后:" << arr[1];
	for(int i = 2; i < NUM + 1; i++)
		cout << ", " << arr[i];
	cout << endl;

	system("pause");
	return 0;
}

int random(int min, int max)  
{  
    //srand(((int)time(0))); //随机种子 写在这不好使,不知道为什么  
    //return min + (rand() % (max - min + 1));  
    return min + (max - min + 1) * rand() / RAND_MAX;//也可以这么写  
}

//分割,交换记录
int partition(int arr[], int low, int high)
{
	int pivot = 0;//中心点

	//优化,左中右三数取中
	{
		int m = low + (high - low) / 2;
		if(arr[low] > arr[high])
			swap(arr[low], arr[high]); //左右比较保证左端较小
		if(arr[m] > arr[high])
			swap(arr[m], arr[high]); //中右比较保证中间较小
		if(arr[m] > arr[low])
			swap(arr[m], arr[low]);	//左中比较保证中间较小,左端为三数的中间值
	}

	pivot = arr[low];
	while(low < high)
	{
		while(low < high && arr[high] >= pivot)
			high--;
		arr[low] = arr[high];
		//swap(arr[low++], arr[high]);

		while(low < high && arr[low] <= pivot)
			low++;
		arr[high] = arr[low];
		//swap(arr[low], arr[high--]);
	}
	arr[low] = pivot;//如果之前使用swap交换,就不用这句了
	return low;
}

//排序
void qSort(int arr[], int low, int high)
{
	int pivot = 0;
	if(low < high)
	{
		pivot = partition(arr, low, high);

		//递归
		qSort(arr, low, pivot - 1);
		qSort(arr, pivot + 1, high);
	}
}

//优化排序,低于指定个数的排序使用插入排序
void qSort1(int arr[], int low, int high)
{
	int pivot = 0;
	if(high - low > MAX_LENGTH_INSERT_SORT)
	{
		while(low < high)
		{
			pivot = partition(arr, low, high);

			//递归
			qSort1(arr, low, pivot - 1);
			low = pivot + 1;//尾递归优化
		}
	}
	else
		insertSort(arr);
}

//插入排序
//感觉这样优化没什么必要,少量数据排序虽然理论上插入算法更好一些,但实际上差别不大
void insertSort(int arr[])
{
	int i, j;
	for(i = 1; i < NUM; i++)
	{
		if(arr[i] < arr[i-1])
		{
			arr[0] = arr[i];//设置哨兵

			for(j = i - 1; arr[j] > arr[0]; j--)
				arr[j+1] = arr[j];//记录后移

			arr[j+1] = arr[0];//插入到正确位置
		}
	}
}

运行结果: