19. 快速排序

本文介绍了一种改进的快速排序算法实现,通过使用median3选择枢轴来提高稳定性,并结合插入排序优化小规模数组的排序效率。文章提供了完整的C++代码实现及测试用例。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

要求根据给定输入,按照课堂给定的快速排序算法进行排序,输出排序结果和median3的返回值。
midian3是指从头尾和中间取3个元素,将头部元素和3个元素中大小的中间值交换,以避免选出最大元素或者最小元素的情况出现。
注:1,cutoff值为5,元素个数不足cutoff使用插入排序。
2,输入、输出格式参见测试用例。

测试用例:

用例1:
输入:
41
17
34
0
19
#
输出:
After Sorting:
0 17 19 34 41
Median3 Value:
none
用例2:
输入:
61
59
82
-10
31
-2
-3
10
2
108
12
80
-21
127
12
#
输出:
After Sorting:
-21 -10 -3 -2 2 10 12 12 31 59 61 80 82 108 127
Median3 Value:
12 -3 61

代码

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<string>
using namespace std;

int median3[102], cnt = 0;
int numVector[10002];

/*此函数在表左端、右端和中间点三者取中值,交换到右端*/
int _Median3(int Left, int Right)
{
    int Middle = (Left + Right) / 2;//写成Right+(Left-Right)/2时WA了
    if (numVector[Left] > numVector[Middle])
        swap(numVector[Left], numVector[Middle]);
    if (numVector[Left] > numVector[Right])
        swap(numVector[Left], numVector[Right]);
    if (numVector[Middle] > numVector[Right])
        swap(numVector[Middle], numVector[Right]);
    swap(numVector[Middle], numVector[Right - 1]);
    median3[cnt++] = numVector[Right - 1];
    return numVector[Right - 1];
}

void InsertSort(int Left, int Right)
{
    for (int i = Left + 1; i <= Right; i++)
    {
        if (numVector[i] - numVector[i - 1] < 0)
        {
            int j = Left, tmp = numVector[i];//
            for (; numVector[j] < numVector[i]; j++);
            for (int k = i; k >= j + 1; k--)
                numVector[k] = numVector[k - 1];
            numVector[j] = tmp;//写成numVector[j]=numVector[i]就会出错  ???? .因为前面循环很明显对numVector[i]有改动啊
        }
    }
}

int Partation(int Left, int Right)
{
    if (Right - Left < 5)//元素个数不足cutoff=5使用插入排序
    {
        InsertSort(Left, Right);
        return -1;
    }
    else
    {
        int pivot = _Median3(Left, Right);
        int  R = Right - 1, L = Left;
        while (L < R)
        {
            while (L < R&&numVector[++L] < pivot);//小于或等于pivot停步
            while (L < R&&numVector[--R] > pivot);//大于或等于pivot停步
            swap(numVector[L], numVector[R]);
        }
        swap(numVector[L], numVector[Right - 1]);
        return L;
    }
}

void QuickSort(int Left, int Right)
{
    if (Left < Right)
    {
        int Middle = Partation(Left, Right);//划分
        if (Middle != -1)
        {
            QuickSort(Left, Middle - 1);//对左侧子序列快排
            QuickSort(Middle + 1, Right);//对右侧子序列快排
        }
    }
}

int main()
{
    int T = 0;
    string st;
    while(1)
    {
        cin >> st;
        if (st.at(0) == '#')
            break;
        numVector[T++] = atoi(st.c_str());
    }
    QuickSort(0, T - 1);//快排
    cout << "After Sorting:" << endl;
    for (int j = 0; j < T; j++)
        cout << numVector[j] << " ";
    cout << endl;
    cout << "Median3 Value:" << endl;
    if (T > 5)
    {
        for (int j = 0; j < cnt; j++)
            cout << median3[j] << " ";
    }
    else
        cout << "none";
    cout << endl;

    return 0;
}
快速排序算法(C语言版) #include <stdio.h> #include "type.h" #define Q_SIZE 10 /************************************* 模块内部数组或变量定义 **************************************/ static UINT8 q_array[Q_SIZE] = {0}; //static UINT8 m_array_tmp[M_SIZE] = {0}; /* 辅助数组,存放排序的中间结果 */ /************************************* 函数定义 **************************************/ /******************************************************************************************* 函数名:UINT8 splt( UINT8 * m_ptr, UINT8 q_low, UINT8 q_high, UINT8 q_pos ) 入口参数列表:m_ptr, q_pos 入口参数描述:数组的地址,数组的首元素和尾元素位置,指向主元位置的指针 返回值描述:无 函数功能:使数组经过排列后小于或等于x的元素在x前面,x在大于它的元素前面(x = q_array[*q_pos]) ********************************************************************************************/ UINT8 splt( UINT8 * q_ptr, SINT8 q_low, SINT8 q_high ) { UINT8 x = 0; SINT8 i = 0; SINT8 j = 0; UINT8 q_tmp = 0; i = q_low; x = q_ptr[q_low]; for (j = q_low + 1; j <= q_high; j++) { if (q_ptr[j] <= x) { i++; if (i != j) { q_tmp = q_ptr[i]; q_ptr[i] = q_ptr[j]; q_ptr[j] = q_tmp; } } } q_tmp = q_ptr[i]; q_ptr[i] = q_ptr[q_low]; q_ptr[q_low] = q_tmp; return i; } /******************************************************************************************* 函数名:void quicksort( UINT8 * m_ptr, UINT8 m_low, UINT8 m_high ) 入口参数列表:m_ptr, m_low, m_high 入口参数描述:数组的地址,数组的首元素和尾元素的索引 返回值描述:无 函数功能:对数组进行排序,产生非降序的数组 ********************************************************************************************/ void quicksort( UINT8 * q_ptr, SINT8 q_low, SINT8 q_high ) { UINT8 q_w; if (q_low < q_high) { q_w = splt(q_ptr, q_low, q_high); quicksort(q_ptr, q_low, q_w - 1); quicksort(q_ptr, q_w + 1, q_high); } } /****************************************************************************** 函数名:main( void ) 入口参数列表:无 入口参数描述:无 返回值描述:无 函数功能:主函数,用于测试 *******************************************************************************/ void main( void ) { UINT8 i, q_num = 0; printf("请输入10个2位整数:\n"); for (i = 0; i < Q_SIZE; i++) { scanf("%d", &q_num); q_array[i] = q_num; } quicksort(q_array, 0, 9); for (i = 0; i < Q_SIZE; i++) { printf("%d ", q_array[i]); } }
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