#C09L01P02. C09.L01.分治策略.例题.快速排序的原理

C09.L01.分治策略.例题.快速排序的原理

快速排序的基本思想是:通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分,其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小,然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序,整个排序过程可以递归进行,以此达到整个数据变成有序序列。

快速排序是一种不稳定的排序算法,也就是说,多个相同的值的相对位置也许会在算法结束时产生变动。

快速排序是 C.R.A.Hoare 于 1962 年提出的一种划分交换排序。它采用了一种分治的策略,通常称其为分治法(Divide-and-Conquer Method)。

该方法的基本思想是

  1. 先从数列中取出一个数作为基准数。

  2. 分区过程,将比这个数大的数全放到它的右边,小于或等于它的数全放到它的左边。

  3. 再对左右区间重复第二步,直到各区间只有一个数。

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。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int n;
int a[100001];
void qsort(int l, int r)
{
	if(l>=r) return;  
	int i=l, j=r, x=a[l];
	while(i<j)
	{
		while(i<j && a[j]>=x) j--;// 从右向左找第一个小于x的数
		if(i < j)
		{
			a[i]=a[j];
			i++;
		}
		while(i<j && a[i]<x) i++;// 从左向右找第一个大于等于x的数
		if(i<j)
		{
			a[j]=a[i];
			j--;
		}
	}
	a[i] = x;
	qsort(__填空(1)__, i-1); // 递归调用
	qsort(i+1, __填空(2)__ );
}
main()
{
	cin>>n;
	for(int i=1;i<=n;i++)
		scanf("%d",&a[i]);
	
	qsort( __填空(3)__ , __填空(4)__ );
	
	for(int i=1;i<=n;i++)
		printf("%d ",a[i]);
	return 0;
}

填空(1):{{ input(1) }}

填空(2):{{ input(2) }}

填空(3):{{ input(3) }}

填空(4):{{ input(4) }}