5.1 hoare版本(左右指针法)
思路:
- 选择一个基准值(key),通常是最左边或最右边的元素。
- 定义两个指针:begin 和 end。begin 从左向右移动,end 从右向左移动。(注意:若选择最左边的元素作为 key,则应先移动 end;若选择最右边的元素作为 key,则应先移动 begin。)
- 在移动过程中:
- 若 end 遇到小于 key 的数,则停止。
- begin 开始移动,直到遇到大于 key 的数。
- 交换 begin 和 end 指向的元素。
- 重复上述步骤,直到 begin 和 end 相遇。
- 最后,将相遇点的元素与 key 交换。(假设选取最左边的值作为 key)
- 此时,key 左侧的元素都小于 key,右侧的元素都大于 key。
- 对 key 的左序列和右序列递归执行上述排序过程。持续这一操作,直到左右序列只剩一个元素或不存在。此时,该部分序列已排序完成。
快排动图解析
c
//快速排序 hoare版本(左右指针法)
void QuickSort(int* arr, int begin, int end
//只有一个数或区间不存在
if (begin >= end)
return;
int left = begin;
int right = end;
//选左边为key
int keyi = begin;
while (begin < end)
{
//右边选小 等号防止和key值相等 防止顺序begin和end越界
while (arr[end] >= arr[keyi] && begin < end)
{
--end;
}
//左边选大
while (arr[begin] <= arr[keyi] && begin < end)
{
++begin;
}
//小的换到右边,大的换到左边
swap(&arr[begin], &arr[end]);
}
swap(&arr[keyi], &arr[end]);
keyi = end;
//[left,keyi-1] keyi[keyi+1,right]
QuickSort(arr, left, keyi - 1);
QuickSort(arr,keyi + 1,right);
}
5.2
挖坑法:
动图显示
挖坑法思路:
挖坑法的本质其实是空间挪移,跟七巧板的原理差不多,将无序排成有序,需要有一个空间暂时进行回避,让其他元素进行流通
步骤
挖坑法步骤:
- 创建左右指针。
- 从右向左找出比基准小的数据:
- 找到后立即放入左边"坑"中。
- 当前位置变为新的"坑"。
- 从左向右找出比基准大的数据:
- 找到后立即放入右边"坑"中。
- 当前位置再次变为新的"坑"。
- 重复步骤2和3,直到左右指针相遇。
- 结束循环后,将最初存储的分界值放入当前的"坑"中。
- 返回当前"坑"下标(即分界值下标)。
代码实现:
c
void QuickSort1(int* arr, int left, int right)
{
int hole = left;
int key = arr[hole];
while (left < right)
{
while (left < right && arr[right] >= key)
{
right--;
}
arr[hole] = arr[right];
hole=right;
while(left<right&&arr[left]<=key)
{
left++;
}
arr[hole] = arr[left];
hole = left;
}
arr[hole] = key;
}
lomuto前后指针法
方法简介:
建前后指针,从左往右找⽐基准值⼩的进⾏交换,使得⼩的都排在基准值的左边
代码:
c
void _QuickSort(int* arr, int left, int right)//lomuto指针法
{
int prev = left,cur = left + 1;
int key = left;
while (cur <= right)
{
if (arr[cur] < arr[key] && ++prev != cur)
{
Swap(&arr[cur], &arr[prev]);
}
cur++;
}
Swap(&arr[prev], &arr[key]);
}
非递归版本:
递归的思想是不断的二分
非递归版本要借用栈的思想实现二分
栈:后进先出,栈顶进数据,也出数据,栈底不能
right先入栈,left在入栈,再出栈,left和right就是区间,找基准值,分区间
右区间入栈,基准值为keyi。
左区间[left,keyi-1]
右区间[keyi+1,right]
右区间入栈,right入栈,keyi+1入栈
左区间入栈,keyi-1入栈,left入栈
在此出栈,
栈不为空,栈出栈两次。left=0,right=2
在实际数组中,找基准值,keyi=0;(此数组)
左区间【0,-1】(非有效区间不入栈)
右区间【1,2】入栈
栈不为空,出栈两次
left=1,right2
找keyi,keyi=1
左区间【1,0】(非有效区间不入栈)
右区间【2,2】(只有一个数据也不入栈)
以上左区间全部找完
接下来找右区间
出栈两次
left=4,right=5;
找keyi,keyi=4;
左区间【4,3】【非有效区间不如栈】
右区间【5,5】【只有一个数据不入栈】
c
void QuickSortNonR(int* arr, int left, int right)
{
ST st;
STInit(&st);
StackPush(&st, right);
StackPush(&st, left);
while (!StackEmpty(&st))
{
//取栈顶元素
int begin = StackTop(&st);
stackpop(&st);
int end = StackTop(&st);
stackpop(&st);
int prev = begin;
int cur = begin + 1;
int keyi = begin;
while (cur <= end)
{
if (arr[cur] <= arr[keyi]&&++prev!=cur)
{
Swap(&arr[cur], &arr[prev]);
}
cur++;
}
Swap(&arr[keyi], &arr[prev]);
keyi = prev;
找基准值;
//左区间【begin,keyi-1】
if (keyi + 1 < end)
{
StackPush(&st, end);
StackPush(&st, keyi + 1);
}
if (keyi - 1 < begin)
{
StackPush(&st, keyi - 1);
StackPush(&st, begin);
}
}
STDestroy(&st);
}