快速排序
原文地址：http://www.cnblogs.com/nokiaguy/archive/2008/05/14/1197172.html
快速排序(quicksort)是分治法的典型例子，它的主要思想是将一个待排序的数组以数组的某一个元素X为轴，使这个轴的左侧元素都比X大，而右侧元素都比X小(从大到小排序)。然后以这个X在变换后数组的位置i分为左右两个子数组，再分别进行快速排序，直到子数组中只有一个元素为止。
快速排序算法如下
{
int i;
if(p < r)
{
i = partition(A, p, r);
quicksort(A, 0, i - 1);
quicksort(A, i + 1, r);
}
}
其中partition函数将得到X所在的位置i（在这里总以数组的最后一个元素为轴）。
{
int i = p - 1, j;
for(j = p; j < r; j++)
{
if(A[j] >= A[r])
{
i++;
swap(&A[i], &A[j]);
}
}
swap(&A[i + 1], &A[r]);
return i + 1;
}
由于总是选择数组的最后一个元素做为轴，因此可能出现X的左边为n - 1或接近n - 1个元素，而右边没有元素，或元素很少的情况，即X最大或比较大。这样使quicksort将出现最坏的情况，也就是时间复杂度为O(n^2)。因此partition可以采用随机方式得到轴X的位置i。 这样它的平均情况是非常好的（时间复杂度为O(nlogn)），也就是说，最坏情况很难出现。
{
return (min + (int)(((float)rand()/RAND_MAX)*(max - min)));
}
int randomize_partition(int A[], int p, int r)
{
int i = new_random(p, r);
swap(&A[i], &A[r]);
return partition(A, p, r);
}
完整的代码如下
#include <stdlib.h>
void out_int_array(int data[], int n)
{
int i;
for(i = 0; i < n; i++)
{
printf("%d ", data[i]);
}
printf("\n");
}
void swap(int *a, int *b)
{
int x;
x = *a;
*a = *b;
*b = x;
}
int new_random(int min, int max)
{
return (min + (int)(((float)rand()/RAND_MAX)*(max - min)));
}
int partition(int A[], int p, int r)
{
int i = p - 1, j;
for(j = p; j < r; j++)
{
if(A[j] >= A[r])
{
i++;
swap(&A[i], &A[j]);
}
}
swap(&A[i + 1], &A[r]);
return i + 1;
}
void quicksort(int A[], int p, int r)
{
int i;
if(p < r)
{
i = partition(A, p, r);
quicksort(A, 0, i - 1);
quicksort(A, i + 1, r);
}
}
int randomize_partition(int A[], int p, int r)
{
int i = new_random(p, r);
swap(&A[i], &A[r]);
return partition(A, p, r);
}
void randomize_quicksort(int A[], int p, int r)
{
int i;
if(p < r)
{
i = randomize_partition(A, p, r);
quicksort(A, 0, i - 1);
quicksort(A, i + 1, r);
}
}
int main()
{
int A[] = {4, 1, 44, -12, 5, 125, 30};
int B[] = {4, 1, 44, -12, 5, 125, 30};
out_int_array(A, 7);
quicksort(A, 0, 6);
out_int_array(A, 7);
printf("--------------------------randomize-----------------------------\n");
srand((unsigned)time( NULL ));
randomize_quicksort(B, 0, 6);
out_int_array(B, 7);
return 0;
}
第二种方法：
原文地址：http://www.cnblogs.com/morewindows/archive/2011/08/13/2137415.html
虽然快速排序称为分治法，但分治法这三个字显然无法很好的概括快速排序的全部步骤。因此我的对快速排序作了进一步的说明：挖坑填数+分治法：
先来看实例吧，定义下面再给出（最好能用自己的话来总结定义，这样对实现代码会有帮助）。
以一个数组作为示例，取区间第一个数为基准数。
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
72 |
6 |
57 |
88 |
60 |
42 |
83 |
73 |
48 |
85 |
初始时，i = 0; j = 9; X = a[i] = 72
由于已经将a[0]中的数保存到X中，可以理解成在数组a[0]上挖了个坑，可以将其它数据填充到这来。
从j开始向前找一个比X小或等于X的数。当j=8，符合条件，将a[8]挖出再填到上一个坑a[0]中。a[0]=a[8]; i++; 这样一个坑a[0]就被搞定了，但又形成了一个新坑a[8]，这怎么办了？简单，再找数字来填a[8]这个坑。这次从i开始向后找一个大于X的数，当i=3，符合条件，将a[3]挖出再填到上一个坑中a[8]=a[3]; j--;
数组变为：
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
48 |
6 |
57 |
88 |
60 |
42 |
83 |
73 |
88 |
85 |
i = 3; j = 7; X=72
再重复上面的步骤，先从后向前找，再从前向后找。
从j开始向前找，当j=5，符合条件，将a[5]挖出填到上一个坑中，a[3] = a[5]; i++;
从i开始向后找，当i=5时，由于i==j退出。
此时，i = j = 5，而a[5]刚好又是上次挖的坑，因此将X填入a[5]。
数组变为：
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
48 |
6 |
57 |
42 |
60 |
72 |
83 |
73 |
88 |
85 |
可以看出a[5]前面的数字都小于它，a[5]后面的数字都大于它。因此再对a[0…4]和a[6…9]这二个子区间重复上述步骤就可以了。
对挖坑填数进行总结
1．i =L; j = R; 将基准数挖出形成第一个坑a[i]。
2．j--由后向前找比它小的数，找到后挖出此数填前一个坑a[i]中。
3．i++由前向后找比它大的数，找到后也挖出此数填到前一个坑a[j]中。
4．再重复执行2，3二步，直到i==j，将基准数填入a[i]中。
照着这个总结很容易实现挖坑填数的代码：
int AdjustArray(int s[], int l, int r) //返回调整后基准数的位置
{
int i = l, j = r;
int x = s[l]; //s[l]即s[i]就是第一个坑
while (i < j)
{
// 从右向左找小于x的数来填s[i]
while(i < j && s[j] >= x)
j--;
if(i < j)
{
s[i] = s[j]; //将s[j]填到s[i]中，s[j]就形成了一个新的坑
i++;
}
// 从左向右找大于或等于x的数来填s[j]
while(i < j && s[i] < x)
i++;
if(i < j)
{
s[j] = s[i]; //将s[i]填到s[j]中，s[i]就形成了一个新的坑
j--;
}
}
//退出时，i等于j。将x填到这个坑中。
s[i] = x;
return i;
}
再写分治法的代码：
void quick_sort1(int s[], int l, int r)
{
if (l < r)
{
int i = AdjustArray(s, l, r);//先成挖坑填数法调整s[]
quick_sort1(s, l, i - 1); // 递归调用
quick_sort1(s, i + 1, r);
}
}
这样的代码显然不够简洁，对其组合整理下：
//快速排序
void quick_sort(int s[], int l, int r)
{
if (l < r)
{
//Swap(s[l], s[(l + r) / 2]); //将中间的这个数和第一个数交换 参见注1
int i = l, j = r, x = s[l];
while (i < j)
{
while(i < j && s[j] >= x) // 从右向左找第一个小于x的数
j--;
if(i < j)
s[i++] = s[j];
while(i < j && s[i] < x) // 从左向右找第一个大于等于x的数
i++;
if(i < j)
s[j--] = s[i];
}
s[i] = x;
quick_sort(s, l, i - 1); // 递归调用
quick_sort(s, i + 1, r);
}
}
浙公网安备 33010602011771号