快速排序的非递归实现

将递归程序转换为非递归程序通常是件非常头痛的事情。但是，只要遵循如下几个原则，这种转换还是非常容易理解的。首先，这种转换大都是建立在队列（或堆栈）和回溯思想上的。其次，为更形象地描述非递归的实现过程，可以通过简单得绘制树结构来实现。

#ifndef __QUICKSORT_H__ #define __QUICKSORT_H__ // 快速排序法，非递归实现 /************************************************************************/ /* 使用方法：arr是个大小为row * col的double类型的数组 QuickSort<double> qs(arr, row * col); qs.Sort(); */ /************************************************************************/ #include <stack> using namespace std; template<typename T> class QuickSort { public: QuickSort(T* arr, int len); ~QuickSort(); void Sort(); T* Partition(T* start, T* finish); private: T* m_arr; // int m_len; // 数组大小 }; // 模板类实现 // constructor template<typename T> QuickSort<T>::QuickSort(T* arr, int len) { m_arr = arr; m_len = len; } template<typename T> QuickSort<T>::~QuickSort() { } template<typename T> void QuickSort<T>::Sort() { if (m_len > 0) { stack<T*> s; T* start = m_arr; T* finish = m_arr + m_len - 1; T* pivot = Partition(start, finish); // 入栈 s.push(pivot+1); // 后半段 s.push(finish); s.push(start); // 前半段 s.push(pivot-1); while (!s.empty()) { finish = s.top(); s.pop(); start = s.top(); s.pop(); if (start < finish) { pivot = Partition(start, finish); // 入栈 s.push(pivot+1); // 后半段 s.push(finish); s.push(start); // 前半段 s.push(pivot-1); } } } } template<typename T> T* QuickSort<T>::Partition(T* start, T* finish) { T* pivot = finish; T elem = *pivot; // pivot左边的元素要大于或等于elem，右边的元素要小于elem. while (start < finish) { // 向右扫描（从finish开始的元素大于或等于elem） // 该循环退出的条件是*start >= elem， 此时start 要么等于finish，要么小于finish while (*start < elem) { start++; } // 向左扫描（当前start所指向的元素要大于或等于elem，而start-1所指向的元素要小于elem） // 如果循环中去掉start<finish，那么finish可能会跑到start后边去 // 如果保留 start < finish，那么finish能够到达的最左边就是start while (start < finish && *finish >= elem) { finish--; } // 1. *finish < elem 2. start == finish if (start < finish) { // 交换start和finish所指向的元素 T temp = *finish; *finish = *start; *start = temp; } else { // 交换pivot和start所指向的元素 *pivot = *start; *start = elem; pivot = start; break; } } return pivot; } #endif

上面实现的代码中，通过堆栈来实现了快速排序算法。