【数据结构】排序--快速排序

目录

一 概念

二 快速排序的实现

1. hoare版本

(1)代码实现

(2)单趟排序图解

(3) 递归实现图解

(4)细节控制

(5)时间复杂度

(6)三数取中优化

 2 挖坑法

(1)代码实现

(2)单趟图解 

3 前后指针法 

(1) 代码实现 

(2) 单趟图解

​编辑4 优化子区间 

5 非递归快速排序

​ 三 快速排序的特性总结


一 概念

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

二 快速排序的实现

上述为快速排序递归实现的主框架,发现与二叉树前序遍历规则非常像

1. hoare版本

(1)代码实现

#include<stdio.h>
void Swap(int* x, int* y)
{int tmp = *x;*x = *y;*y = tmp;
}int PartSort1(int* a, int left, int right)
{int keyi = left;while (left < right){//找小while (left < right && a[right] >= a[keyi]){right--;}//找大while (left < right && a[left] <= a[keyi]){left++;}Swap(&a[left], &a[right]);}Swap(&a[keyi], &a[left]);return left;
}void QuickSort(int* a, int begin, int end)
{if (begin >= end){return;}int key = PartSort1(a, begin, end);QuickSort(a, begin, key - 1);QuickSort(a, key + 1, end);
}
int main()
{int arr[] = {6,1,2,7,9,3,4,5,10,8};QuickSort(arr, 0, (sizeof(arr) / sizeof(int)) - 1);for (int i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(int); i++){printf("%d ", arr[i]);}
}

(2)单趟排序图解

我们看看单趟排序怎么排的

 

(3) 递归实现图解

再来看看递归怎么实现的

 

(4)细节控制

对细节控制上 我要做一下解释

 那这里相遇位置一定比a[keyi]小呢?  右边先走导致的

(5)时间复杂度

我们来算一下快速排序的时间复杂度(需要对二叉树的基本性质熟悉)

 

(6)三数取中优化

那针对有序 的情况 我们可以采取三数取中的方式解决

#include<stdio.h>
void Swap(int* x, int* y)
{int tmp = *x;*x = *y;*y = tmp;
}int GetMidi(int* a, int left, int right)
{int mid = (left + right) / 2;if (a[left] < a[mid]){if (a[mid] < a[right]){return mid;}else if (a[left] > a[right]){return left;}else{return right;}}else// a[left] > a[mid]{if (a[left] < a[right]){return left;}else if (a[mid] > a[right]){return mid;}else{return right;}}
}int PartSort1(int* a, int left, int right)
{int midi = GetMidi(a, left, right);Swap(&a[midi], &a[left]);int keyi = left;while (left < right){//找小while (left < right && a[right] >= a[keyi]){right--;}//找大while (left < right && a[left] <= a[keyi]){left++;}Swap(&a[left], &a[right]);}Swap(&a[keyi], &a[left]);return left;
}void QuickSort(int* a, int begin, int end)
{if (begin >= end){return;}int key = PartSort1(a, begin, end);QuickSort(a, begin, key - 1);QuickSort(a, key + 1, end);
}
int main()
{int arr[] = {6,1,2,7,9,3,4,5,10,8};QuickSort(arr, 0, (sizeof(arr) / sizeof(int)) - 1);for (int i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(int); i++){printf("%d ", arr[i]);}
}

 2 挖坑法

  (1)代码实现

#include<stdio.h>
void Swap(int* x, int* y)
{int tmp = *x;*x = *y;*y = tmp;
}int GetMidi(int* a, int left, int right)
{int mid = (left + right) / 2;if (a[left] < a[mid]){if (a[mid] < a[right]){return mid;}else if (a[left] > a[right]){return left;}else{return right;}}else// a[left] > a[mid]{if (a[left] < a[right]){return left;}else if (a[mid] > a[right]){return mid;}else{return right;}}
}int PartSort2(int* a, int left, int right)
{int midi = GetMidi(a, left, right);Swap(&a[left], &a[midi]);int key = a[left];//保存key值以后 左边形成第一个坑位int hole = left;while (left < right){//右边先走,找小,填到左边的坑,右边形成新的坑位if (left < right && a[right] >= key){right--;}a[hole] = a[right];hole = right;//左边再走,找大,填到右边的坑,左边形成新的坑位if (left < right && a[left] <= key){left++;}a[hole] = a[left];hole = left;}a[hole] = key;return hole;
}void QuickSort(int* a, int begin, int end)
{if (begin >= end){return;}int key = PartSort2(a, begin, end);QuickSort(a, begin, key - 1);QuickSort(a, key + 1, end);
}
int main()
{int arr[] = {6,1,2,7,9,3,4,5,10,8};QuickSort(arr, 0, (sizeof(arr) / sizeof(int)) - 1);for (int i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(int); i++){printf("%d ", arr[i]);}
}

(2)单趟图解 

3 前后指针法 

(1) 代码实现 

int PartSort3(int* a, int left, int right)
{int keyi = left;int prev = left;int cur = prev + 1;while (cur <= right){if (a[cur] < a[keyi] && ++prev != cur){Swap(&a[cur], &a[prev]);}cur++;}Swap(&a[keyi], &a[prev]);return prev;
}
void QuickSort(int* a, int begin, int end)
{if (begin >= end){return;}int key = PartSort3(a, begin, end);QuickSort(a, begin, key - 1);QuickSort(a, key + 1, end);
}
int main()
{int arr[] = {6,1,2,7,9,3,4,5,10,8};QuickSort(arr, 0, (sizeof(arr) / sizeof(int)) - 1);for (int i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(int); i++){printf("%d ", arr[i]);}
}

(2) 单趟图解

4 优化子区间 

递归到小的子区间时, 不在递归分割排序,可以考虑使用插入排序

因为区间比较小的时候节点数开的很多  特别是最后一层 节点数占了整个数大致百分之五十

 

int PartSort(int* a, int left, int right)
{int midi = GetMidi(a, left, right);Swap(&a[left], &a[midi]);int keyi = left;int prev = left;int cur = prev + 1;while (cur <= right){if (a[cur] < a[keyi] && ++prev != cur){Swap(&a[cur], &a[prev]);}cur++;}Swap(&a[prev], &a[keyi]);return prev;
}void QuickSort(int* a, int begin, int end)
{if (begin >= end){return;}if ((end - begin + 1) > 10){int keyi = PartSort(a, begin, end);QuickSort(a, begin, keyi - 1);QuickSort(a, keyi + 1, end);}else{//插入排序InsertSort(a + begin, end - begin + 1);}
}

5 非递归快速排序

需要有对栈的基础  不会的可以看前面的博客

#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
typedef struct STList
{int* a;int size;int capacity;
}ST;void STInit(ST* ps)
{assert(ps);ps->a = NULL;ps->size = ps->capacity = 0;
}void STDestroy(ST* ps)
{assert(ps);free(ps->a);ps->a = NULL;ps->size = ps->capacity = 0;
}
void STPush(ST* ps, int x)
{assert(ps);if (ps->size == ps->capacity){int newcapacity = (ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2);int* tmp = (int*)realloc(ps->a, sizeof(int) * newcapacity);if (tmp == NULL){perror("realloc fail");exit(-1);}ps->a = tmp;ps->capacity = newcapacity;}ps->a[ps->size] = x;ps->size++;
}void STPop(ST* ps)
{assert(ps);assert(ps->size > 0);ps->size--;
}bool STEmpty(ST* ps)
{assert(ps);return ps->size == 0;
}int STTop(ST* ps)
{assert(ps);assert(ps->size > 0);return ps->a[ps->size - 1];
}
void Swap(int* x, int* y)
{int tmp = *x;*x = *y;*y = tmp;
}int GetMidi(int* a, int left, int right)
{int mid = (left + right) / 2;if (a[left] < a[mid]){if (a[mid] < a[right]){return mid;}else if (a[left] > a[right]){return left;}else{return right;}}else// a[left] > a[mid]{if (a[left] < a[right]){return left;}else if (a[mid] > a[right]){return mid;}else{return right;}}
}int PartSort(int* a, int left, int right)
{int midi = GetMidi(a, left, right);Swap(&a[left], &a[midi]);int keyi = left;int prev = left;int cur = prev + 1;while (cur <= right){if (a[cur] < a[keyi] && ++prev != cur){Swap(&a[cur], &a[prev]);}cur++;}Swap(&a[prev], &a[keyi]);return prev;
}void QuickSortNonR(int* a, int begin, int end)
{ST st;//创建一个栈 STInit(&st);//初始化STPush(&st, end);STPush(&st, begin);while (!STEmpty(&st)){int left = STTop(&st);STPop(&st);int right = STTop(&st);STPop(&st);int keyi = PartSort(a, left, right);// [lefy,keyi-1] keyi [keyi+1, right]if (keyi + 1 < right){STPush(&st, right);STPush(&st, keyi + 1);}if (left < keyi - 1){STPush(&st, keyi - 1);STPush(&st, left);}}STDestroy(&st);
}int main()
{int arr[] = {6,1,2,7,9,3,4,5,10,8};QuickSortNonR(arr, 0, (sizeof(arr) / sizeof(int)) - 1);for (int i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(int); i++){printf("%d ", arr[i]);}
}

 三 快速排序的特性总结

1. 快速排序整体的综合性能和使用场景都是比较好的,所以才敢叫快速排序

2. 时间复杂度:O(N*logN)

3. 空间复杂度:O(logN)

4. 稳定性:不稳定

本节难度还是不低, 但是我觉得大家根据图解和代码慢慢吃透还是不难的,这节我画的图解很多, 对重点和难点进行了很细致的划分和讲解, 希望大家可以窥探到快速排序的妙处

继续加油!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.hqwc.cn/news/138767.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系编程知识网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

Scrum项目管理中产品负责人– PO的主要职责

​在敏捷项目管理中&#xff0c;产品负责人的角色非常重要。他们代表利益相关者&#xff0c;负责确保团队开发的产品具有价值、符合期望&#xff0c;满足客户需求。 产品负责人核心职责有&#xff1a; 规划产品的方向和路线图&#xff0c;决定产品要做什么。清晰的将产品的路…

【算法|前缀和系列No.4】leetcode238. 除自身以外数组的乘积

个人主页&#xff1a;兜里有颗棉花糖 欢迎 点赞&#x1f44d; 收藏✨ 留言✉ 加关注&#x1f493;本文由 兜里有颗棉花糖 原创 收录于专栏【手撕算法系列专栏】【leetcode】 &#x1f354;本专栏旨在提高自己算法能力的同时&#xff0c;记录一下自己的学习过程&#xff0c;希望…

apk和小程序测试 学js代码

1.小程序通信 https 通信 大部分 只要是http协议所以漏洞都可能有 因为apk和小程序https 抓到报文 搞到web渗透 抓不到包 加密咋办 对称加密 因为密钥在源代码里 所以逆向 找到js代码 然后找到密钥 路径 小程序 工具 wxapkg 扫描小程序 &#xff08;反编译工…

Java —— 运算符

目录 1. 什么是运算符 2. 算术运算符 2.1 基本四则运算符: 加减乘除模( - * / %) 2.2 增量运算符 - * %与 自增/自减运算符 -- 3. 关系运算符 4. 逻辑运算符 4.1 逻辑与 && 4.2 逻辑或|| 4.3 逻辑非 ! 4.4 短路求值 5. 位运算符 5.1 按位与 & 5.2 按位或 5.3 按位…

【LeetCode高频SQL50题-基础版】打卡第9天:第46~50题

文章目录 【LeetCode高频SQL50题-基础版】打卡第9天&#xff1a;第46~50题⛅前言患某种疾病的患者&#x1f512;题目&#x1f511;题解 第二高的薪水&#x1f512;题目&#x1f511;题解 按日期分组销售产品&#x1f512;题目&#x1f511;题解 列出指定时间段内所有的下单产品…

Kotlin中布尔类型、字符类型、字符串类型和数组类型

在Kotlin中&#xff0c;布尔类型、字符类型、字符串类型和数组类型是常用的数据类型之一。下面我将对它们进行详细描述并提供示例代码。 布尔类型&#xff08;Boolean&#xff09;&#xff1a; 布尔类型表示逻辑值&#xff0c;只有两个可能的取值&#xff1a;true和false。在K…

C#串口原理

串口实际有2种。主要是电压逻辑不一样。玩单片机的人指usb转TTL的串口&#xff1b;普通人指USB转DB9的串口&#xff1b;先看下他们的区别&#xff1a; https://doc.embedfire.com/module/module_tutorial/zh/latest/Module_Manual/port_class/serial_port.html 1. 串口外设总结…

【来点小剧场--项目测试报告】个人博客项目自动化测试

前述 针对个人博客项目进行测试&#xff0c;个人博客主要由七个页面构成&#xff1a;注册页、登录页、个人博客列表页、博客发布页、博客修改页、博客列表页、博客详情页&#xff0c;主要功能包括&#xff1a;注册、登录、编辑并发布博客、修改已发布的博客、查看详情、删除博…

wordpress网站部署了ssl证书之后就排版混乱了

刚给自己的小网站部署了SSL证书&#xff0c;之后就发现https访问主页竟然乱套了。在手机上访问却是正常的。 直接上解决方案&#xff1a; 编辑网站根目录下的wp-config.php文件 在自定义文本处添加以下代码&#xff1a; if ($_SERVER[HTTP_X_FORWARDED_PROTO] https) $_SE…

大模型技术实践(五)|支持千亿参数模型训练的分布式并行框架

在上一期的大模型技术实践中&#xff0c;我们介绍了增加式方法、选择式方法和重新参数化式方法三种主流的参数高效微调技术&#xff08;PEFT&#xff09;。微调模型可以让模型更适合于我们当前的下游任务&#xff0c;但当模型过大或数据集规模很大时&#xff0c;单个加速器&…

什么是NetApp的DQP和如何安装DQP?

首先看看什么是DQP&#xff0c;DQPDisk Qualification Package&#xff0c;文字翻译就是磁盘验证包。按照NetApp的最佳实践&#xff0c;要定期升级DQP包&#xff0c;保证对最新磁盘和磁盘扩展柜的兼容。 本文主要介绍7-mode下如何升级DQP&#xff0c;至于cluster mode另外文章…

【Android】 屏幕录制screenrecord为什么这么快?

背景 正常的合成视频是个什么样流程? 主要有三大类方法&#xff1a;MediaMux硬解码&#xff0c;mp4parser&#xff0c;FFmepg三种方式详情传送门, 但是并不能把高帧率、分辨率屏幕视频实时保存下来 那么Android screenrecord命令是怎么做的呢&#xff1f; 一般的android图像流…