快速排序----非递归

我们以前写快排都是写递归的。

#include<iostream>
#include<vector>
#include<stack>
#include<stdlib.h>
#include<algorithm>
#include <time.h>
using namespace std;

template <typename Comparable>
int partition(vector<Comparable> &vec,int low,int high)
{
    Comparable pivot=vec[low];  //任选元素作为轴，这里选首元素
    while(low<high)
	{
        while(low<high && vec[high]>=pivot)
		{
            high--;
		}
        vec[low]=vec[high];
        while(low<high && vec[low]<=pivot)
		{
            low++;
		}
        vec[high]=vec[low];
    }
    //此时low==high
    vec[low]=pivot;
    return low;
}
/**使用递归快速排序**/
template<typename Comparable>
void quicksort1(vector<Comparable> &vec,int low,int high)
{
    if(low<high)
	{
        int mid=partition(vec,low,high);
        quicksort1(vec,low,mid-1);
        quicksort1(vec,mid+1,high);
    }
}
/**使用栈的非递归快速排序**/
template<typename Comparable>
void quicksort2(vector<Comparable> &vec,int low,int high)
{
    stack<int> st;
    if(low<high)
	{
        int mid=partition(vec,low,high);
        if(low<mid-1)
		{
            st.push(low);
            st.push(mid-1);
        }
        if(mid+1<high)
		{
            st.push(mid+1);
            st.push(high);
        }
        //其实就是用栈保存每一个待排序子串的首尾元素下标，下一次while循环时取出这个范围，对这段子序列进行partition操作
        while(!st.empty())
		{
            int q=st.top();
            st.pop();
            int p=st.top();
            st.pop();
            mid=partition(vec,p,q);
            if(p<mid-1)
			{
                st.push(p);
                st.push(mid-1);
            }
            if(mid+1<q)
			{
                st.push(mid+1);
                st.push(q);
            }       
        }
    }
}

int main()
{
    int len=1000000;
    vector<int> vec;
    for(int i=0;i<len;i++)
	{
		vec.push_back(rand()); 
	}
    clock_t t1=clock();
    quicksort1(vec,0,len-1);
    clock_t t2=clock();
    cout<<"recurcive  "<<1.0*(t2-t1)/CLOCKS_PER_SEC<<endl;
    //重新打乱顺序
    random_shuffle(vec.begin(),vec.end());
    t1=clock();
    quicksort2(vec,0,len-1);
    t2=clock();
    cout<<"none recurcive  "<<1.0*(t2-t1)/CLOCKS_PER_SEC<<endl;
    return 0;
}

今天突然想起来，若是让你改成非递归，该咋写呢。

在网上找了个。

运行结果是：

recurcive 4.932

none recurcive 7.959

请按任意键继续. . .



可以看到非递归的算法比递归实现还要慢。

下面解释为什么会这样。

递归算法使用的栈由程序自动产生，栈中包含：函数调用时的参数和函数中的局部变量。

如果局部变量很多或者函数内部又调用了其他函数，则栈会很大。

每次递归调用都要操作很大的栈，效率自然会下降。

而对于非递归算法，每次循环使用自己预先创建的栈，因此不管程序复杂度如何，都不会影响程序效率。对于上面的快速排序，由于局部变量只有一个mid，栈很小，所以效率并不比非递归实现的低。