【排序算法】七、快速排序补充:三指针+随机数法

「前言」文章内容是对快速排序算法的补充,之前的算法流程细节多难处理,这里补充三指针+随机数法(递归),这个容易理解,在时间复杂度上也更优秀

「归属专栏」排序算法

「主页链接」个人主页

「笔者」枫叶先生(fy)

快排:三指针+随机数法

原理跟之前的一致,这里就不再解释

传统的快速排序使用两个指针(一个指向当前序列的开始,另一个指向结束),并在每次迭代中根据一个选定的"基准值"来重新排列数组

然而,为了处理一些特殊情况,比如包含大量重复元素的数组,有时可以使用三指针技术来优化性能。同时,为了增加算法的随机性并减少最坏情况发生的概率(即当输入数组已排序或接近排序时),可以使用随机数法来选择基准值

随机数法选择基准值

为了避免最坏情况的发生(即当输入数组已排序或接近排序时),可以选择一个随机的元素作为基准值,而不是总是选择第一个或最后一个元素。这可以通过生成一个随机数来实现,该随机数对应于数组中的一个有效索引

三指针

  1. left指针:指向当前已经处理好的小于基准值的元素的末尾
  2. right指针:指向当前尚未处理的元素的开始,且这些元素都大于基准值
  3. i(current)指针:当前指针,用于遍历数组,找到小于或大于基准值的元素

开始时,lefti 指向数组的起始位置,right 指向数组的末尾。遍历数组时,i 会向右移动,同时更新 leftright 的位置

数组会分成三块:[l, left-1] [left, right] [right+1, r]

算法大致分三步:

  1. 取基准值,采用随机数法
  2. 数组分三块
  3. 递归排序

代码如下:(C++)

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <ctime>
using namespace std;

// 创建随机数
int GetRandom(vector<int>& nums, int left, int right)
{
    int rNum = rand();
    return nums[left + rNum % (right - left + 1)];
}
// quick sort: 三指针+随机数法
void QuickSort(vector<int>& nums, int l, int r)
{
    if (l >= r) return;
    // 数组分三块
    int key = GetRandom(nums, l, r);
    int left = l, i = l, right = r;
    while (i <= right)
    {
        if (nums[i] < key)
        {
            swap(nums[left], nums[i]);
            ++left;
            ++i;
        }
        else if (nums[i] == key)
        {
            ++i;
        }
        else // nums[i] > key
        {
            swap(nums[i], nums[right]);
            --right;
        }
    }
    // 递归去排序
    // [l, left-1] [left, right] [right+1, r]
    QuickSort(nums, l, left - 1);
    QuickSort(nums, right + 1, r);
}

int main()
{
    srand(time(nullptr));
    vector<int> arr = { 4, 6, 1, 0, 9, 5, 7, 7, 6, 6, 2, 3, 8 };
    QuickSort(arr, 0, arr.size() - 1);
    for (auto& x : arr) cout << x << " ";
    cout << endl;

    return 0;
}

--------------------- END ----------------------

cpp 复制代码
「 作者 」 枫叶先生
「 更新 」 2024.4.9
「 声明 」 余之才疏学浅,故所撰文疏漏难免,
          或有谬误或不准确之处,敬请读者批评指正。
相关推荐
吃好睡好便好3 小时前
在Matlab中绘制横直方图
开发语言·学习·算法·matlab
仰泳之鹅4 小时前
【C语言】自定义数据类型2——联合体与枚举
c语言·开发语言·算法
x_yeyue6 小时前
三角形数
笔记·算法·数论·组合数学
Mr. zhihao7 小时前
深入解析redis基本数据结构
数据结构·数据库·redis
念何架构之路7 小时前
Go语言加密算法
数据结构·算法·哈希算法
AI科技星7 小时前
《数学公理体系·第三部·数术几何》(2026 年版)
c语言·开发语言·线性代数·算法·矩阵·量子计算·agi
失去的青春---夕阳下的奔跑7 小时前
560. 和为 K 的子数组
数据结构·算法·leetcode
黎阳之光8 小时前
黎阳之光:以视频孪生重构智慧医院信息化,打造高标项目核心竞争力
大数据·人工智能·物联网·算法·数字孪生
丷丩8 小时前
三级缓存下MVT地图瓦片服务性能优化策略
算法·缓存·性能优化·gis·geoai-up
m0_629494738 小时前
LeetCode 热题 100-----25.回文链表
数据结构·算法·leetcode·链表