算法---高速分拣(quick sort)

时间:2023-03-09 03:56:34
算法---高速分拣(quick sort)

在前面的排序中所描述的算法。最快的排序算法是归并排序,但是有一个缺陷合并排序排序过程的需求O(N)额外的空间。本文介绍了高速的排序算法到位排序算法,所需的复杂性的额外空间O(1)。

算法介绍:高速排序事实上一种依据需找某个元素的详细位置进行排序的方法。比方所存在例如以下数组

算法---高速分拣(quick sort)

选择第一个元素5。找到5终于的位置。即5的左边的数都小于或者等于5。右边的数都大于或者等于5.

算法---高速分拣(quick sort)

从"6"開始,可知6大于5,此处停住。从“2”開始2小于5,因此交换6与2的位置。然后接着往下走,将全部小于等于5的都放在左边,大于等于5的都放在右边,等到例如以下所看到的的数组:

算法---高速分拣(quick sort)

此时的索引在4的位置,然后交换5和4的位置,这样就保证了左边的都小于5。右边的都大于5。

算法---高速分拣(quick sort)

然后再分别对5的左右两边反复上述过程就可以将数组按升序排列。

算法发复杂度分析:如果每次都从中间将数组分开,且算法的执行时间为T(N)。则根据算法的执行过程可知。找到当前元素的位置须要扫面一遍数组即N次,然后再对此元素两边的子数组反复上述操作。

为此T(N)=2*T(N/2)+N,解得T(N)=O(NlogN)。

算法实现:

寻找切分点

int sort::partition(int* a, const int low, const int high)
{
int value = a[low];
int i=low;
int j=high+1;
while (1)
{
while(a[++i] < value)
{
if(i == high) break;
}
while(value < a[--j]);
//a[low] == value,因此能够知道j==low时。此推断条件不成立,可知此时i必大于j,从而整个循环结束。
if(i>=j)
break;
swap(a,i,j);
}
swap(a,low,j);
return j;
}

高速排序:

void sort::quick_sort(int* a, const int low, const int high)
{
if(low >= high)
return;
int loc = partition(a,low,high);
quick_sort(a,low,loc-1);
quick_sort(a,loc+1,high);
}

上述即为高速排序的详细实现。可是对上述算法还有非常多的改进之处。比方说对存在大多数反复数据的数组排序,初始切分点的选取等等都能够进行改进。详细的改进例如以下所看到的:

对于较小的子数组使用插入排序:

void sort::insert_sort_update(int* a, const int n)
{
for(int i=1; i<n; i++)
{
int j=i;
int temp = a[i];
for(; j>0 && temp < a[j-1]; j--)
{
a[j] = a[j-1];
}
a[j] = temp;
}
}
void sort::quick_sort_update_with_insert_sort(int* a, const int low, const int high)
{
if(high <= low+N)
{
insert_sort_for_update(a,low,high);
return;
}
int loc = partition(a,low,high);
quick_sort_update_with_insert_sort(a,low,loc-1);
quick_sort_update_with_insert_sort(a,loc+1,high);
}

对于含有大多数反复元素的改进:

void sort::quick_sort_update_with_partition(int* a,const int low, const int high)
{
if(low>=high)
return;
int lt = low;
int gt = high;
int value = a[low];
int i=low+1;
while(i<=gt)
{
if(a[i]<value)
{
swap(a,i,lt);
i++;
lt++;
}
else if(a[i] > value)
{
swap(a,i,gt);
gt--;
}
else
{
i++;
}
}
quick_sort_update_with_partition(a,low,lt-1);
quick_sort_update_with_partition(a,gt+1,high);
}

他说,博文介绍了高速的排序算法和改进。欢迎拍砖

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