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快速排序

2016-06-30 19:04 204 查看
快速排序:采用分治思想

1.分治思想:分治算法的基本思想是将一个规模为N的问题分解为K个规模较小的子问题,这些子问题相互独立且与原问题性质相同。求出子问题的解,就可得到原问题的解。即一种分目标完成程序算法,简单问题可用二分法完成。

我们现在对“6 1 2 7 9 3 4 5 10 8”这个10个数进行排序

方法其实很简单:分别从初始序列“6 1 2 7 9 3 4 5 10 8”两端开始“探测”。先从右往左找一个小于6的数,再从左往右找一个大于6的数,然后交换他们。这里可以用两个变量i和j,分别指向序列最左边和最右边。我们为这两个变量起个好听的名字“哨兵i”和“哨兵j”。刚开始的时候让哨兵i指向序列的最左边(即i=1),指向数字6。让哨兵j指向序列的最右边(即j=10),指向数字8。



首先哨兵j开始出动。因为此处设置的基准数是最左边的数,所以需要让哨兵j先出动,这一点非常重要(请自己想一想为什么)。哨兵j一步一步地向左挪动(即j--),直到找到一个小于6的数停下来。接下来哨兵i再一步一步向右挪动(即i++),直到找到一个数大于6的数停下来。最后哨兵j停在了数字5面前,哨兵i停在了数字7面前。






现在交换哨兵i和哨兵j所指向的元素的值。交换之后的序列如下。
6  1  2  5  9 3  4  7  10  8






到此,第一次交换结束。接下来开始哨兵j继续向左挪动(再友情提醒,每次必须是哨兵j先出发)。他发现了4(比基准数6要小,满足要求)之后停了下来。哨兵i也继续向右挪动的,他发现了9(比基准数6要大,满足要求)之后停了下来。此时再次进行交换,交换之后的序列如下。
6  1  2 5  4  3  9  7 10  8

第二次交换结束,“探测”继续。哨兵j继续向左挪动,他发现了3(比基准数6要小,满足要求)之后又停了下来。哨兵i继续向右移动,糟啦!此时哨兵i和哨兵j相遇了,哨兵i和哨兵j都走到3面前。说明此时“探测”结束。我们将基准数6和3进行交换。交换之后的序列如下。


3 1 2 5 4 6 9 7 10 8









到此第一轮“探测”真正结束。此时以基准数6为分界点,6左边的数都小于等于6,6右边的数都大于等于6。回顾一下刚才的过程,其实哨兵j的使命就是要找小于基准数的数,而哨兵i的使命就是要找大于基准数的数,直到i和j碰头为止。

OK,解释完毕。现在基准数6已经归位,它正好处在序列的第6位。此时我们已经将原来的序列,以6为分界点拆分成了两个序列,左边的序列是“3  1 2  5  4”,右边的序列是“9  7  10  8”。接下来还需要分别处理这两个序列。因为6左边和右边的序列目前都还是很混乱的。不过不要紧,我们已经掌握了方法,接下来只要模拟刚才的方法分别处理6左边和右边的序列即可。现在先来处理6左边的序列现吧。

左边的序列是“3  1  2 5  4”。请将这个序列以3为基准数进行调整,使得3左边的数都小于等于3,3右边的数都大于等于3。好了开始动笔吧。

如果你模拟的没有错,调整完毕之后的序列的顺序应该是。
2  1  3  5  4

OK,现在3已经归位。接下来需要处理3左边的序列“2 1”和右边的序列“5 4”。对序列“2 1”以2为基准数进行调整,处理完毕之后的序列为“1 2”,到此2已经归位。序列“1”只有一个数,也不需要进行任何处理。至此我们对序列“2 1”已全部处理完毕,得到序列是“1 2”。序列“5 4”的处理也仿照此方法,最后得到的序列如下。
1  2  3 4  5  6 9  7  10  8

对于序列“9  7  10  8”也模拟刚才的过程,直到不可拆分出新的子序列为止。最终将会得到这样的序列,如下。
1  2  3 4  5  6  7  8 9  10

到此,排序完全结束。细心的同学可能已经发现,快速排序的每一轮处理其实就是将这一轮的基准数归位,直到所有的数都归位为止,排序就结束了。下面上个霸气的图来描述下整个算法的处理过程。




以上转自http://ahalei.blog.51cto.com/4767671/1365285写的非常好

3.关于快速排序法为什么一定要从右边开始的原因

while(a[i]<a[left]&&i<j)
i++;
while(a[j]>a[left]&&i<j)
j--;


这里两个while的顺序是不能改变的,想一想:

假设对如下进行排序:



如上图,6在左,9在右 我们将6作为基数。

假设从左边开始(与正确程序正好相反)

于是i 就会移动到现在的 数字 7 那个位置停下来,而 j 原来在 数字 9 那个位置 ,因为

while(arr[j]>=temp&&i<j)


于是,j 也会停留在数字7 那个位置,于是问题来了。当你最后交换基数6与7时,不对呀!!。
问题在于当我们先从在边开始时,那么 i 所停留的那个位置肯定是大于基数6的,而在上述例子中,为了满足 i<j 于是 j也停留在7的位置但最后交换回去的时候,7就到了左边,不行,因为我们原本交换后数字6在边应该是全部小于6,右边全部大于6.但现在不行了。于是,我们必须从右边开始,也就是从基数的对面开始。


转自http://blog.csdn.net/w282529350/article/details/50982650

东拼西凑抄好的,下面自己模仿别人的快速排序


这里写代码片

#include <stdio.h>
void QuickSort(int a[],int left,int right)
{
int i=left+1,j=right,temp,;
if(left>=right)
return;
while(i!=j)
{
while(a[j]>a[left]&&i<j)
j--;
while(a[i]<a[left]&&i<j)
i++;
if(i<j)
{
temp=a[i];a[i]=a[j];a[j]=temp;
}
}

temp=a[left];a[left]=a[j];a[j]=temp;
QuickSort(a,left,i-1);
QuickSort(a,i+1,right);
}

int main()
{
int a[]={6,1,2,7,9,3,4,5,10,8},i;
QuickSort(a,0,sizeof(a)/sizeof(int)-1);
for(i=0;i<10;i++)
printf("%d\t",a[i]);
return 0;
}


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