C++ 霍尔分区算法(Hoare‘s Partition Algorithm)

目录

[【方法】------霍尔数组划分算法------时间复杂度为 O(n),空间复杂度为 O(1)](#【方法】——霍尔数组划分算法——时间复杂度为 O(n),空间复杂度为 O(1))

一些有趣的事实


如果您喜欢此文章,请收藏、点赞、评论,谢谢,祝您快乐每一天。

给定一个数组arr\[\],任务是以第一个元素为枢轴元素对数组进行分区。

数组的划分必须满足以下两个条件:

小于枢轴元素的元素必须出现在小于或等于分区索引的索引处。

大于或等于枢轴元素的元素必须出现在大于分区索引的索引处。

分区索引等于元素个数,严格小于枢轴元素个数减一。

**注意:**可能存在多个分区数组。

例如:

输入: arr\[\] = 5, 3, 8, 4, 2, 7, 1, 10

输出: 1, 3, 2, 4 , 8, 7, 5, 10

**说明:**分区索引为 3,枢轴元素为 5,所有小于枢轴元素的元素 1, 3, 2, 4 排列在分区索引之前,大于或等于枢轴元素的元素 8, 7, 5, 10 排列在分区索引之后。

输入: arr\[\] = 12, 10, 9, 16, 19, 9

输出: 9, 10, 9 , 16, 19, 12

**说明:**分区索引为 2,枢轴元素为 12,所有小于枢轴元素 9, 10, 9 的元素都排列在分区索引之前或处,大于或等于枢轴元素 16, 19, 12 的元素都排列在分区索引之后。

【方法】------霍尔数组划分算法------时间复杂度为 O(n),空间复杂度为 O(1)

霍尔分区算法 是一种围绕枢轴元素对数组进行高效分区的方法。它基于两个指针,这两个指针分别从数组的两端出发,并向彼此移动,直到找到需要交换的元素。

算法步骤详解:

  • 将第一个元素作为枢轴,并初始化两个指针,分别指向数组的开头和结尾。i j
  • 向右移动,直到找到大于或等于枢轴的元素;向左移动,直到找到小于或等于枢轴的元素。i j
  • 如果指针指向的元素大于或等于枢轴元素,并且指针指向的元素小于或等于枢轴元素,则交换这两个元素。i j
  • 重复此过程,彼此移动并靠近,直到相遇或交叉。i j
  • 当指针交叉时,分区完成,小于或等于枢轴的元素在左侧,大于或等于枢轴的元素在右侧。

示例代码:

#include <iostream>

#include <vector>

using namespace std;

// Function to partition the array according

// to pivot index element

void partition(vector<int> &arr) {

int n = arr.size();

int pivot = arr0;

int i = -1, j = n;

while (true) {

// find next element larger than pivot

// from the left

do {

i++;

} while (arri < pivot);

// find next element smaller than pivot

// from the right

do {

j--;

} while (arrj > pivot);

// if left and right crosses each other

// no swapping required

if (i > j) break;

// swap larger and smaller elements

swap(arri, arrj);

}

}

int main() {

vector<int> arr = {5, 3, 8, 4, 2, 7, 1, 10};

partition(arr);

for (int i = 0; i < arr.size(); i++)

cout << arri << " ";

return 0;

}

输出

1 3 2 4 8 7 5 10

一些有趣的事实

霍尔分区算法通常比洛穆托分区算法更快,因为它执行的交换次数更少,并且只对数组进行一次遍历,从而在实践中实现了更好的时间复杂度。

它直接在原地工作,不需要额外的空间,这与使用临时数组的简单分区方法不同。

经过适当的调整,它可以用来实现快速排序的稳定版本,尽管它本身并不稳定。

我们可以通过交换第一个元素和最后一个元素,然后使用相同的代码,轻松地修改算法,将第一个元素(或任何其他元素)视为枢轴。

如果您喜欢此文章,请收藏、点赞、评论,谢谢,祝您快乐每一天。

相关推荐
zzz_236840 分钟前
【Java实习面试算法冲刺】图论
java·算法·面试
大鱼>1 小时前
宠物监控数据安全与隐私保护:端到端加密与合规实践
人工智能·深度学习·算法·iot·宠物
被自己蠢哭1 小时前
BFS广度优先搜索问题:#P00496. 华为od机试—自动泊车
算法
:-)1 小时前
分支限界算法
算法
小肝一下1 小时前
2. 顺序表和链表
c语言·数据结构·c++·链表·dijkstra·依蕾娜·香香的依蕾娜
j7~1 小时前
【数据结构初阶】带头双向循环链表 (DSList) --增删查改完整实现详解
c语言·数据结构·链表·带头双向循环链表
大鱼>1 小时前
宠物行为识别AI算法详解:从数据采集到模型部署的完整方案
人工智能·深度学习·算法·宠物
石像鬼₧魂石2 小时前
贵州商会管理系统 —— 商协会数字化运营一站式平台
大数据·数据结构·物联网·eclipse·数据库架构
王莎莎-MinerU2 小时前
解析回归集:RAG 和 Agent 上线前,先把表格、公式、版面测清楚
人工智能·算法·数据挖掘·回归·pdf·ocr
Java面试题总结2 小时前
区间树:反向映射的前置数据结构
java·前端·数据结构