C/C++快速排序

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C/C++快速排序

文章目录

• 快速排序
• 双路快排
• 三路快排

快速排序

快速排序的基本思想：通过一趟排序将待排记录分隔成独立的两部分，其中一部分记录的关键字均比另一部分的关键字小，则可分别对这两部分记录继续进行排序，以达到整个序列有序。

其中，快排变形比较多，有单路，双路，三路快排等，而且类似变形题也很多，类似找最大K个数等。

算法描述

快速排序使用分治法来把一个串（list）分为两个子串（sub-lists）。具体算法描述如下：

• 从数列中挑出一个元素，称为 “基准”（pivot）；
• 重新排序数列，所有元素比基准值小的摆放在基准前面，所有元素比基准值大的摆在基准的后面（相同的数可以到任一边）。在这个分区退出之后，该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区（partition）操作；
• 递归地（recursive）把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。

动图演示

代码实现

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>using namespace std;//快排划分函数
int partition(vector<int>& arr, int l, int r) {int temp = arr[l];int j = l;for (int i = l + 1; i <= r; i++) {//不断寻找，如果小于基准与下标j+1进行交换；否则一直自身交换if (arr[i] < temp) {swap(arr[j + 1], arr[i]);j++;}}swap(arr[l], arr[j]);return j;
}
//快速排序
void quicksort(vector<int>& arr,int l,int r) {if (l >= r) return;int p = partition(arr, l, r);quicksort(arr, l, p - 1);quicksort(arr, p + 1, r);
}
void print_arr(vector<int>& arr) {int n = arr.size();for (int i = 0; i < n; i++) {cout << arr[i] << "  ";}cout << endl;
}
int main() {vector<int> arr = { 9,5,6,8,7,4,2,3,1 };cout << "排序前：" << endl;print_arr(arr);quicksort(arr,0,arr.size()-1);cout << "排序后：" << endl;print_arr(arr);system("pause");return 0;
}

输出

双路快排

双路快排是对普通快速排序的一种优化，即两个指针同时遍历寻找大于基数和小于基数的。

图示

代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>using namespace std;void print_arr(vector<int>& arr);//双路快排划分函数
int partition2(vector<int>& arr, int l, int r) {int temp = arr[l];int i = l + 1, j = r;while (true) {while (i <= j && arr[i] < temp) i++;while (i <= j && arr[j] > temp) j--;if (i > j) break;swap(arr[i], arr[j]);i++;j--;}swap(arr[l], arr[j]);print_arr(arr);return j;
}
//快速排序
void quicksort2(vector<int>& arr, int l, int r) {if (l >= r) return;int p = partition2(arr, l, r);quicksort2(arr, l, p - 1);quicksort2(arr, p + 1, r);
}void print_arr(vector<int>& arr) {int n = arr.size();for (int i = 0; i < n; i++) {cout << arr[i] << "  ";}cout << endl;
}int main() {vector<int> arr = { 9,9,5,5,6,8,7,4,2,5,3,6,1 };cout << "排序前：" << endl;print_arr(arr);cout << "排序中：" << endl;quicksort2(arr, 0, arr.size() - 1);cout << "排序后：" << endl;print_arr(arr);system("pause");return 0;}

三路快排

图示

代码

//快速排序
void quicksort3(vector<int>& arr, int l, int r) {if (l >= r) return;int temp = arr[l];int k = l;int j = r + 1;int i = l + 1;while (i < j) {if (arr[i] < temp) {swap(arr[i++], arr[++k]);}else if (arr[i] > temp) {swap(arr[i], arr[--j]);}else {i++;}}swap(arr[l], arr[k]);quicksort3(arr, l, k - 1);quicksort3(arr, j, r);
}

排序算法主要在边界条件判断比较麻烦，在编写时，一定要明确定义。