算法--排序算法的介绍与总结(二)


在前一篇文章中介绍了排序算法的分类,以及三种基本的排序方法:冒泡排序、选择排序、插入排序。现来介绍剩下的几种排序方法。

2.4、快速排序算法

快速排序算法和冒泡排序算法类似,都是基于交换排序思想的。快速排序算法对冒泡排序算法进行了改进,从而具有更高的执行效率。快速排序是C.R.A.Hoare于1962年提出的一种划分交换排序。它采用了一种分治的策略,通常称其为分治法(Divide-and-ConquerMethod)。

该方法的基本思想是:
1.先从数列中取出一个数作为基准数。
2.分区过程,将比这个数大的数全放到它的右边,小于或等于它的数全放到它的左边。
3.再对左右区间重复第二步,直到各区间只有一个数。

虽然快速排序称为分治法,但分治法这三个字显然无法很好的概括快速排序的全部步骤。因此我的对快速排序作了进一步的说明:挖坑填数+分治法:先来看实例吧,定义下面再给出(最好能用自己的话来总结定义,这样对实现代码会有帮助)。
以一个数组作为示例,取区间第一个数为基准数。
算法--排序算法的介绍与总结(二)_第1张图片
初始时,i = 0; j = 9; X = a[i] = 72

由于已经将a[0]中的数保存到X中,可以理解成在数组a[0]上挖了个坑,可以将其它数据填充到这来。
从j开始向前找一个比X小或等于X的数。
当j=8,符合条件,将a[8]挖出再填到上一个坑a[0]中。a[0]=a[8]; i++; 这样一个坑a[0]就被搞定了,但又形成了一个新坑a[8],这怎么办了?简单,再找数字来填a[8]这个坑。这次从i开始向后找一个大于X的数,当i=3,符合条件,将a[3]挖出再填到上一个坑中a[8]=a[3]; j–;
数组变为:

算法--排序算法的介绍与总结(二)_第2张图片

i = 3; j = 7; X=72

再重复上面的步骤,先从后向前找,再从前向后找。

从j开始向前找,当j=5,符合条件,将a[5]挖出填到上一个坑中,a[3] = a[5]; i++;

从i开始向后找,当i=5时,由于i==j退出。

此时,i = j = 5,而a[5]刚好又是上次挖的坑,因此将X填入a[5]。

数组变为:
算法--排序算法的介绍与总结(二)_第3张图片

可以看出a[5]前面的数字都小于它,a[5]后面的数字都大于它。因此再对a[0…4]和a[6…9]这二个子区间重复上述步骤就可以了。

对挖坑填数进行总结

1.i =L; j = R; 将基准数挖出形成第一个坑a[i]。

2.j–由后向前找比它小的数,找到后挖出此数填前一个坑a[i]中。

3.i++由前向后找比它大的数,找到后也挖出此数填到前一个坑a[j]中。

4.再重复执行2,3二步,直到i==j,将基准数填入a[i]中。

照着这个总结很容易实现挖坑填数的代码:

int AdjustArray(int s[], int l, int r) //返回调整后基准数的位置 
{  
    int i = l, j = r;  
    int x = s[l]; //s[l]即s[i]就是第一个坑 
    while (i < j)  
    {  
        // 从右向左找小于x的数来填s[i] 
        while(i < j && s[j] >= x)   
            j--;    
        if(i < j)   
        {  
            s[i] = s[j]; //将s[j]填到s[i]中,s[j]就形成了一个新的坑 
            i++;  
        }  

        // 从左向右找大于或等于x的数来填s[j] 
        while(i < j && s[i] < x)  
            i++;    
        if(i < j)   
        {  
            s[j] = s[i]; //将s[i]填到s[j]中,s[i]就形成了一个新的坑 
            j--;  
        }  
    }  
    //退出时,i等于j。将x填到这个坑中。 
    s[i] = x;  

    return i;  
}  

再写分治法的代码:

void quick_sort1(int s[], int l, int r)  
{  
    if (l < r)  
    {  
        int i = AdjustArray(s, l, r);//先成挖坑填数法调整s[] 
        quick_sort1(s, l, i - 1); // 递归调用 
        quick_sort1(s, i + 1, r);  
    }  
}  

这样的代码显然不够简洁,对其组合整理下:

//快速排序 
void quick_sort(int s[], int l, int r)  
{  
    if (l < r)  
    {  
        //Swap(s[l], s[(l + r) / 2]); //将中间的这个数和第一个数交换 参见注1 
        int i = l, j = r, x = s[l];  
        while (i < j)  
        {  
            while(i < j && s[j] >= x) // 从右向左找第一个小于x的数 
                j--;    
            if(i < j)   
                s[i++] = s[j];  

            while(i < j && s[i] < x) // 从左向右找第一个大于等于x的数 
                i++;    
            if(i < j)   
                s[j--] = s[i];  
        }  
        s[i] = x;  
        quick_sort(s, l, i - 1); // 递归调用 
        quick_sort(s, i + 1, r);  
    }  
}  

快速排序还有很多改进版本,如随机选择基准数,区间内数据较少时直接用另的方法排序以减小递归深度。有兴趣的筒子可以再深入的研究下。
有的书上是以中间的数作为基准数的,要实现这个方便非常方便,直接将中间的数和第一个数进行交换就可以了。
转载请标明出处,原文地址:http://blog.csdn.net/morewindows/article/details/6709644

你可能感兴趣的:(方法,Quicksort,排序算法)