前序
说到排序算法,应该算是家喻户晓,人人皆知的大路货了。但是往往这些为人所熟知的东西中,也存在一些可以令人琢磨的细节。
这不,某天深夜,无所事事,大概是太寂寞,在思念了一番妹子以后,脑子里突然闪过了快速排序,遂在脑子中模拟了一遍快速排序的运行过程,以前只是死记硬背代码,没有去探究其运作的流程,于是在一些细节处陷入了沉思和迷惑,导致脑回路短路,当场打开斗鱼看了会球。
首先大家都知道,快排主要有两部分,分段(Partition)和递归(Recursive)。分段既将一组数据相对一个参考值分为两段,左段比参考值小,右端比参考值大,然后再递归对这两段进行分段。那么快排的关键部分自然就是这个分段算法,有了分段算法,加上递归,一个快排算法就写好了。
当然别小看了这个分段算法,是需要好好琢磨一番的。主要是一些临界值和极端情况的考虑,我的迷惑便是于此。于是查找了一些书籍和网络资源,加上自己的思路,总结了四种不同的分段算法。细节控可以来好好感受一下。
一. 填坑法
之所以叫填坑法,是其运作过程就像填坑一样。而且一点都不坑,代码形式非常好理解。
代码如下:
int partition(int a[], int start, int end){
int p = a[start];
while(start < end){
while(a[end] >= p && start < end) end--;
a[start] = a[end];
while(a[start] < p && start < end) start++;
a[end] = a[start];
}
a[start] = p;
return start;
}
void qs(int a[], int start, int end){
if(start >= end){
return;
}
int mid = partition(a, start, end);
qs(a, start, mid-1);
qs(a, mid+1, end);
}
二. 交换法
交换法,顾名思义就是要对两边的元素进行交换,再代码形式中用到swap函数。其流程如下:
代码如下:
void swap(int* a, int* b){
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
int partition(int a[], int start, int end){
int pivot = a[start];
int p = start+1;
int q = end;
while(p <= q){
while(a[p] < pivot && p <= q) p++;
while(a[q] >= pivot && p <= q) q--;
if(p < q){
swap(&a[p], &a[q]);
}
}
swap(&a[start], &a[q]);
return q;
}
void qs(int a[], int start, int end){
if(start >= end){
return;
}
int mid = partition(a, start, end);
qs(a, start, mid-1);
qs(a, mid+1, end);
}
可以看出这个方法和第二个方法有什么不同的地方,为什么要选第二个元素为start
三. 顺序遍历法
上面两种方法是维护了一个start,一个end指针,逐步向中间趋近的过程。而顺序遍历用一次遍历完成对数据的分段。
代码如下:
void swap(int* a, int* b){
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
int partition(int a[], int start, int end){
int pivot = a[end];
int storeIndex = start;
for(int i = start; i < end; i++){
if(a[i] < pivot){
swap(&a[storeIndex], &a[i]);
storeIndex++;
}
}
swap(&a[storeIndex], &a[end]);
return storeIndex;
}
void qs(int a[], int start, int end){
if(start >= end){
return;
}
int mid = partition(a, start, end);
qs(a, start, mid-1);
qs(a, mid+1, end);
}
四. 另类交换法
这个方法和之前的交换法的思路相同,但是它不返回mid值,所以索性称之为另类交换法吧。运作的流程就不做解释,直接上代码,各位客官姑且一看。
void qs(int a[], int start, int end){
if(start >= end){
return;
}
int pivot = a[start];
int p = start;
int q = end;
while(1){
while(a[p] < pivot) p++;
while(a[q] > pivot) q--;
if(p >= q){
break;
}
swap(&a[p], &a[q]);
p++;
q--;
}
qs(a, start, p-1);
qs(a, q+1, end);
}
后记
这四种算法用了四种不同的解决问题的思路,虽然都是细节上的不同,但是细细去想一下也能领会其中到奥妙。第一次在sf上发文章,也是为了巩固和牢记自己这么多天琢磨的东西。如果有什么错误和不足,也请各位看客多多指正和补充。
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