QuickSort

QuickSort

package exercises.chapter2.section1;

import java.util.Comparator;

/**
 * Created by MineMac on 15/11/9.
 */
public class QuickSort {
    public static void sort(Comparable[] a,int lo,int hi){
        if(hi<=lo) return;//递归结束条件
        int j=partition(a,lo,hi);
        sort(a,lo,j-1);
        sort(a,j+1,hi);
    }

    public static int partition(Comparable[] a,int lo,int hi){
        int i=lo,j=hi+1;//左右侧指针
        Comparable v=a[lo];//标记
        while (true){
            while (ShellSort.less(a[++i],v)) if(i==hi) break;//当i左侧元素小于标记值时,i继续往右侧移动
            while (ShellSort.less(v,a[--j])) if(j==lo) break;//当j右侧元素大于标记值时,j继续往左移动
            if(i>=j) break;//i,j相遇时退出while循环
            ShellSort.exch(a,i,j);

        }
        ShellSort.exch(a, lo, j);//分割结束时,将标记元素放到j的位置上
        Selection.show(a);
        return j;
    }

    public static void main(String[] args){
        Integer[] a={1,3,0,4,2,6,5,8,7,90};
        Selection.show(a);
        sort(a, 0, a.length - 1);
        Selection.show(a);
    }
}

partition(Comparable[] a,int lo,int hi)

partition方法需要达成三个目的:1)对于给定的j,确定a[j]的最终位置。2)a[lo]-a[j-1]之间每一个元素都不大于a[j].3)a[j+1]-a[hi]之间的每一个元素都不小于a[j].

设定开始元素为(第0个元素)为需要排定的元素,i,j分别为左右指针,i从左往右扫描,当遇到比v 大的元素时,i停止增加,j从右往左扫描当遇到比v大的元素,j停止增加,且i与j未相遇时,交换i和j位置上的值;这就保证了j左侧的元素都不大于v,j右侧元素都不小于v。最后交换v和a[j],最终排定a[j]位置

partition

### C++ 中 QuickSort 排序算法的实现与用法 #### 1. 快速排序算法简介 快速排序是一种分治策略的高效排序算法,它通过选取一个基准值(pivot),将数据划分为两部分:一部分小于等于基准值,另一部分大于基准值。随后递归地对这两部分分别进行排序[^2]。 #### 2. 快速排序的核心函数 `partition` `partition` 函数用于重新排列数组元素并返回基准值的位置。以下是其实现逻辑: - 基准值通常选为子数组的最后一个元素。 - 使用两个指针变量 `i` 和 `j` 遍历子数组: - 当前元素小于基准值时,交换该元素到左侧区域。 - 否则继续遍历直到完成整个子数组。 - 最终将基准值放置在其最终位置上,并返回此索引。 ```cpp int partition(int arr[], int low, int high) { int pivot = arr[high]; int i = low - 1; for (int j = low; j <= high - 1; ++j) { if (arr[j] < pivot) { ++i; swap(arr[i], arr[j]); } } swap(arr[i + 1], arr[high]); return i + 1; } ``` 上述代码展示了如何划分数组并找到基准值的正确位置[^3]。 #### 3. 主要递归函数 `quickSort` `quickSort` 是核心递归函数,负责调用 `partition` 来分割数组并对左右两侧分别执行相同操作。 ```cpp void quickSort(int arr[], int low, int high) { if (low < high) { int pi = partition(arr, low, high); quickSort(arr, low, pi - 1); quickSort(arr, pi + 1, high); } } ``` 这段代码定义了一个递归过程,其中每次调用都会缩小待处理范围直至完全有序。 #### 4. 完整示例程序 下面提供完整的 C++ 程序演示如何使用自定义的 `quickSort` 方法对数组进行升序排序。 ```cpp #include <iostream> using namespace std; // Partition function as described earlier. int partition(int arr[], int low, int high); // Recursive quick sort implementation. void quickSort(int arr[], int low, int high); // Utility to print array elements. void printArray(int arr[], int size) { for (int i = 0; i < size; i++) cout << arr[i] << " "; cout << endl; } int main() { int data[] = {8, 7, 6, 1, 0, 9, 2}; int n = sizeof(data)/sizeof(data[0]); cout << "Unsorted Array:\n"; printArray(data, n); quickSort(data, 0, n - 1); cout << "\nSorted Array in Ascending Order:\n"; printArray(data, n); return 0; } // Implementation of the functions defined above. int partition(int arr[], int low, int high){ int pivot = arr[high]; int i = low - 1; for (int j = low; j <= high - 1; ++j){ if (arr[j] < pivot){ ++i; swap(arr[i], arr[j]); } } swap(arr[i+1], arr[high]); return i + 1; } void quickSort(int arr[], int low, int high){ if(low < high){ int pi = partition(arr, low, high); quickSort(arr, low, pi - 1); quickSort(arr, pi + 1, high); } } ``` 以上是一个典型的例子,说明了如何利用手动编写的 `quickSort` 对一组随机数列实施排序。 #### 5. STL 提供的标准模板库版本 除了自己编写外,在实际开发过程中更推荐直接采用 `<algorithm>` 头文件里的 `std::sort()` 或者稳定版 `std::stable_sort()` 进行排序工作,它们内部采用了优化后的混合排序方法(通常是 IntroSort)。这些内置功能不仅性能优越而且经过严格测试更加可靠[^1]。 ---
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