【数据结构】快速(QuickSort)排序之——前后指针法

最新推荐文章于 2025-02-10 06:00:00 发布

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本文详细介绍了快速排序算法，包括其基本原理、前后指针算法的具体实现过程，并提供了完整的C++实现代码示例。通过实例演示了如何运用快速排序来对数组进行有效排序。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

快速排序的定义：

快速排序(Quick Sort)是一种有效的排序算法。虽然算法在最坏的情况下运行时间为O(n^2)，但由于平均运行时间为O(nlogn)，并且在内存使用、程序实现复杂性上表现优秀，尤其是对快速排序算法进行随机化的可能，使得快速排序在一般情况下是最实用的排序方法之一。

快速排序被认为是当前最优秀的内部排序方法。

前后指针算法的定义：

定义两个指针，prev和cur，再定义key的值，cur指针从left开始，遇到比key大的就过滤掉，比key小的，就停下来，prev++，判断prev和cur是否相等，如果不相等，就将两个值进行交换，最后一趟排序下来，比key小的，都留在了key的左边，比key大的都在key的右边。如下图所示：

完整的代码人如下：

#include<iostream>
using namespace std;
#include<assert.h>

int GetMidIndex(int *a, int left, int right)//三数取中法
{
	int mid = left + (right - left) / 2;
	if (a[left] < a[mid])
	{
		if (a[left]>a[right])
		{
			return left;
		}
		else if (a[mid] > a[right])
		{
			return right;
		}
		else
		{
			return mid;
		}
	}
	else
	{
		if (a[mid] > a[right])
		{
			return mid;
		}
		else if (a[left] > a[right])
		{
			return right;
		}
		else
		{
			return left;
		}
	}
}

int PartSort3(int *a, int left, int right)
{
	assert(a);
	int mid = GetMidIndex(a, left, right);
	swap(a[mid], a[right]);

	int prev = left - 1;
	int cur = left;
	int key = a[right];
	while (cur < right)
	{
		if (a[cur] < key && ++prev != cur)
		{
			swap(a[cur], a[prev]);
		}
		++cur;
	}
	swap(a[++prev], a[right]);
	return prev;
}

void QuickSort(int *a, size_t left, size_t right)
{
	assert(a);
	if (left >= right)
	{
		return;
	}
	int div = PartSort3(a, left, right);
	QuickSort(a, left, div - 1);
	QuickSort(a, div + 1, right);
}

void printArray(int *a, size_t n)
{
	for (size_t i = 0; i < n; i++)
	{
		cout << a[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	int arr[] = { 1, 3, 6, 0, 8, 2, 9, 4, 7, 5 };
	/*int arr[] = { 49, 38, 65, 97, 76, 13, 27, 49 };*/
	int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	cout << "进行快速排序后：";
	QuickSort(arr, 0, n - 1);
	printArray(arr, n);
	system("pause");
	return 0;
}

进行排序后的结果如下：