详解快排的四种方式

快速排序是Hoare于1962年提出的⼀种⼆叉树结构的交换排序⽅法，其基本思想为：任取待排序元素序列中的某元素作为基准值，按照该排序码将待排序集合分割成两⼦序列，左⼦序列中所有元素均⼩于基准值，右⼦序列中所有元素均⼤于基准值，然后最左右⼦序列重复该过程，直到所有元素都排列在相应位置上为⽌。

1、lomuto前后指针法

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void Swap(int* x, int* y)
{
	int tmp = *x;
	*x = *y;
	*y = tmp;
}

int _QuickSort(int* arr, int left, int right)
{
	int key = left, slow = left, fast = left + 1;
	while (fast <= right)
	{
		if (arr[fast] < arr[key] && ++slow != fast)
		{
			Swap(&arr[fast], &arr[slow]);
		}
		fast++;
	}
	Swap(&arr[key], &arr[slow]);
	return slow;
}

void QuickSort(int* arr, int left, int right)
{
	if (left >= right)
	{
		return;
	}

	int key = _QuickSort(arr, left, right );
	//左子序列
	QuickSort(arr,left,key-1);
	//右子序列
	QuickSort(arr,key+1,right);
}

2、hoare版本

1）创建左右指针，确定基准值

2）从右向左找出⽐基准值⼩的数据，从左向右找出⽐基准值⼤的数据，左右指针数据交换，进⼊下次循环

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int _QuickSort2(int* arr, int left, int right)
{
	int key = left;
	left++;
	while (left <= right)
	{
		//left找比key大的值
		while (left <= right && arr[left] < arr[key])
		{
			++left;
		}
		//left指向比key大的值

		//right找比key小的值
		while (left <= right && arr[right] > arr[key])
		{
			--right;
		}
		if (left <= right)
		{
			Swap(&arr[left++], &arr[right--]);
		}
	}
	Swap(&arr[key], &arr[right]);
	return right;
}

3、挖洞法

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int _QuickSort3(int* arr, int left, int right)
{
	int key = arr[left];
	int hole = left;
	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;
	return hole;
}

4、非递归快排

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void QuickSortNoR(int* arr, int left, int right)
{
	ST st;
	STInit(&st);
	//[left,right],进栈时要right先进left后进这样出栈的顺序才是对的
	STpush(&st, right);
	STpush(&st, left);

	while (!StackEmpty(&st))
	{
		//[begin,end]
		int begin = STtop(&st);
		STpop(&st);

		int end = STtop(&st);
		STpop(&st);
		int key = begin;
		int slow = begin;
		int fast = begin + 1;
		while (fast<=end)
		{
			if (arr[fast] < arr[key] && ++slow != fast)
			{
				Swap(&arr[fast], &arr[slow]);
			}
			fast++;
		}
		Swap(&arr[slow], &arr[key]);
		key = slow;

		//左 [begin,key-1]
		//右 [key+1,end]

		if (key + 1 < end)
		{
			STpush(&st, end);
			STpush(&st, key + 1);
		}

		if (begin < key - 1)
		{
			STpush(&st, key-1);
			STpush(&st, begin);
		}

	}

}