排序算法——快速排序的非递归写法

快速排序的非递归

我们写快速排序的时候，通常用的递归的方法实现快速排序，那么有没有非递归的方法实现快速排序呢？肯定是有的。思想还是一样的，不过非递归是看似是非递归其实还是递归。

思路解释

快速排序的非递归使用的是栈这个数据结构。我们知道栈是后入先出和先入后出的，所以我们可以通过栈的方式模拟递归，然后实现快速排序的非递归。

如图所示，创建一个栈。然后首先先将数组的起始和末尾的下标存进栈中，然后让left=begin，right=end，并pop出去。然后进行一次快排找到keyi。此时如果keyi两边的区间（绿色的）存在，就把keyi也存进栈。然后进行一次快排，当区间为空或者区间值有序，就把值从栈中pop出来，如果不是，就继续push进去，直到栈为空。最后别忘了把栈给销毁。

代码

int GetMidi(int* a, int begin, int end)
{
	int midi = (begin + end) / 2;
	if (a[begin] < a[midi])
	{
		if (a[midi] < a[end])
			return midi;
		else if (a[begin] > a[end])
			return begin;
		else
			return end;
	}
	else
	{
		if (a[midi] > a[end])
			return midi;
		else if (a[begin] < a[end])
			return begin;
		else
			return end;
	}
}
int PSort(int* a, int begin, int end)
{
	int midi = GetMidi(a, begin, end);
	Swap(&a[midi], &a[begin]);
	int key = begin;
	int prev = begin;
	int cur = prev + 1;
	while (cur <= end)
	{
		if (a[cur] < a[key] && ++prev != cur)
			Swap(&a[cur], &a[prev]);
		++cur;
	}
	Swap(&a[key], &a[prev]);
	key = prev;
	return key;
}
void QuickSortNonR(int* a, int begin, int end)
{
	ST s;
	STInit(&s);
	STPush(&s, end);
	STPush(&s, begin);

	while (!STEmpty(&s))
	{
		int left = STTop(&s);
		STPop(&s);
		int right = STTop(&s);
		STPop(&s);

		int keyi = PSort(a, left, right);
		// [left, keyi-1] keyi [keyi+1, right]
		if (left < keyi - 1)
		{
			STPush(&s, keyi - 1);
			STPush(&s, left);
		}

		if (keyi + 1 < right)
		{
			STPush(&s, right);
			STPush(&s, keyi + 1);
		}
	}

	STDestroy(&s);
}

下面是栈的头文件和.c文件

#include <stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
typedef struct Stack
{
	int* a;
	int top;		// 标识栈顶位置的
	int capacity;
}ST;
void STInit(ST* pst);//初始化栈
void STDestroy(ST* pst);//栈的销毁
void STPush(ST* pst, int x);//栈顶插入
void STPop(ST* pst);//栈顶删除
int STTop(ST* pst);//获取栈顶元素
bool STEmpty(ST* pst);//检查栈是否为空
int STSize(ST* pst);//获取栈中元素的个数

#include "stack.h"
void STInit(ST* pst)
{
	/*ST* tmp = (ST*)malloc(sizeof(ST));
	if (tmp == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return;
	}*/
	pst->a = NULL;
	pst->top = -1;
	pst->capacity = 0;
}
void STPush(ST* pst, int x)
{
	assert(pst);
	if (pst->top == pst->capacity - 1)
	{
		int newcapacite = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;
		int* tmp = (int*)realloc(pst->a, newcapacite * sizeof(int));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc");
			return;
		}
		pst->a = tmp;
		pst->capacity = newcapacite;
	}
	pst->a[pst->top + 1] = x;
	pst->top++;
}
void STPop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	pst->top--;
}
int STTop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	if (pst->top == -1)
	{
		printf("此栈为空");
		return 1;
	}
	return pst->a[pst->top];
}
bool STEmpty(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top == -1;
}
int STSize(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top++;
}
void STDestroy(ST* pst)
{
	assert(pst);
	free(pst->a);
	pst->a = NULL;
	pst->capacity = 0;
	pst->top = -1;

}