数据结构自学Day13 -- 快速排序--“前后指针法”

快速排序的 "前后指针法"(也称为"Hoare划分方案"或"双指针遍历法")是一种实现 partition(划分) 的思路,它与"挖坑法"不同,利用两个指针分别扫描元素并交换,从而实现原地划分。

往期"快速排序算法回顾":

快速排序--挖坑法
快速排序-- 分而治之

🧠 "前后指针"思想

"前后指针法"指的是:
用两个指针(cur 和 prev),一个扫描数组,一个标记小于 pivot 的"边界",通过遍历和交换,把比 pivot 小的元素移到前面,比 pivot 大的放后面,最后把 pivot 放到中间。

🧩 思路详解

假设存在一个数组

  • 数组为 arrleft..right;

  • 选择 arrright 为基准值(pivot);

  • prev 初始化为 left - 1,指向已处理的最后一个小于 pivot 的元素;

  • cur 从 left 开始遍历到 right - 1,用于寻找比pivot小的元素。

🤔思维导图

代码实现

cpp 复制代码
int PartSort3(int* arr,int left,int right){
    assert(arr);
    int mid_index = get_midindex(arr,left,right);
    Swap(&arr[mid_index],&arr[right]);
    int key = arr[right];
    int prev = left-1;
    for(int cur = left;cur<right;++cur){
        if(arr[cur]<key){
            prev++;
            Swap(&arr[cur],&arr[prev]);
        }
    }
    //可选while循环
    // while (cur< right){
    //     if(arr[cur]<key)
    //     {
    //         prev++;
    //         Swap(&arr[cur],&arr[prev]);
    //     }
    //     cur++;
    // }
    prev++;
    Swap(&arr[right],&arr[prev]);
    return prev;
}

快速排序算法总结:

  1. 分而治之的排序思想(标准快排)

  2. 挖坑法(Hoare分区法)

  3. 前后指针法(Lomuto分区法)

它们本质上都基于快速排序的"分而治之"思想 ,但实现方式不同,影响效率与处理方式也有所区别。

实现方式 本质思想 分区原理 枢轴选取 优势 劣势 适用场景
分而治之 框架思想 递归分为左右两部分 自由选择 算法核心思维,通用 本身不包含具体实现 统一指导各类快排
挖坑法 Hoare 分区法 左右指针互相填坑 一般选最左 交换少,性能好 易错,不能选两端作为枢轴 重复元素较多,追求效率
前后指针法 Lomuto 分区法 逐个遍历,用前后指针交换 一般选最右 逻辑清晰,容易写 交换次数多,性能略逊 学习入门、小数据或调试
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