《算法导论》学习总结 — 6.第七章快速排序 - 虚若怀谷

《算法导论》学习总结 — 6.第七章快速排序

其实这一篇我老早就写过了，只不过最近在总结《算法导论》，而第七章就是快速排序，我当初总结的快排也是根据算法导论来的，为了方便大家阅读，我在这里把曾经写过的重新再贴一遍。

前几天写过一个堆排序的文章(http://www.wutianqi.com/?p=1820)，里面谢了很多讲解和代码注释，个人感觉快速排序不是很难，所以不想写讲解，也不需要写注释，大家如果不明白什么是快速排序，可以去看下文章最后我推荐的几个链接。

我查过网上很多关于快排的文章和代码，但是基本都是最原始的快排，即霍尔(Hoare)快排。想必大家也没有注意这些，我准备把霍尔快排，算法导论上的快排和随机化快排的代码一起发出来，供大家对比与学习，欢迎大家和我探讨(Blog: www.WuTianqi.com)。

代码一.霍尔快排：

/*
 * Author: Tanky Woo
 * Blog:   www.WuTianQi.com
 * Note:   快速排序版本1 --- Hoare-Partition
 */
 
#include <iostream>
using namespace std;
 
int num;
 
void swap(int &a, int &b)
{
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}
 
void PrintArray(int *arr)
{
	for(int i=1; i<=num; ++i)
		cout << arr[i] << " ";
	cout << endl;
}
 
int Partition1(int *arr, int beg, int end)
{
	int low = beg, high = end;
	int sentinel = arr[beg];
	while(low < high)
	{
		while(low<high && arr[high]>=sentinel)
			--high;
		arr[low] = arr[high];
		while(low<high && arr[low]<=sentinel)
			++low;
		arr[high] = arr[low];
	}
	arr[low] = sentinel;
 
	cout << "排序过程:";
	PrintArray(arr);
	return low;
}
 
void QuickSort(int *arr, int beg, int end)
{
	if(beg < end)
	{
		int pivot = Partition1(arr, beg, end);
		QuickSort(arr, beg, pivot-1);
		QuickSort(arr, pivot+1, end);
	}
}
 
int main()
{
	int arr[100];
	cout << "Input the num of the elements:\n";
	cin >> num;
	cout << "Input the elements:\n";
	for(int i=1; i<=num; ++i)
		cin >> arr[i];
	QuickSort(arr, 1, num);
	cout << "最后结果:";
	PrintArray(arr);
	return 0;
}

代码二.《算法导论》里讲的快排：

/*
 * Author: Tanky Woo
 * Blog:   www.WuTianQi.com
 * Note:   快速排序版本2---《算法导论》
 */
 
#include <iostream>
using namespace std;
 
int num;
 
void swap(int &a, int &b)
{
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}
 
void PrintArray(int *arr)
{
	for(int i=1; i<=num; ++i)
		cout << arr[i] << " ";
	cout << endl;
}
 
int Partition2(int *arr, int beg, int end)
{
	int sentinel = arr[end];
	int i = beg-1;
	for(int j=beg; j<=end-1; ++j)
	{
		if(arr[j] <= sentinel)
		{
			i++;
			swap(arr[i], arr[j]);
		}
	}
	swap(arr[i+1], arr[end]);
 
	cout << "排序过程:";
	PrintArray(arr);
	return i+1;
}
 
void QuickSort(int *arr, int beg, int end)
{
	if(beg < end)
	{
		int pivot = Partition2(arr, beg, end);
		QuickSort(arr, beg, pivot-1);
		QuickSort(arr, pivot+1, end);
	}
}
 
int main()
{
	int arr[100];
	cout << "Input the num of the elements:\n";
	cin >> num;
	cout << "Input the elements:\n";
	for(int i=1; i<=num; ++i)
		cin >> arr[i];
	QuickSort(arr, 1, num);
	cout << "最后结果:";
	PrintArray(arr);
	return 0;
}

代码三.随机快排：

/*
 * Author: Tanky Woo
 * Blog:   www.WuTianQi.com
 * Note:   快速排序版本3 --- 随机化版本
 * 解决待排序元素相差很大的情况
 */
 
 
#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
 
int num;
 
void swap(int &a, int &b)
{
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}
 
void PrintArray(int *arr)
{
	for(int i=1; i<=num; ++i)
		cout << arr[i] << " ";
	cout << endl;
}
 
int Partition3(int *arr, int beg, int end)
{
	int sentinel = arr[end];
	int i = beg-1;
	for(int j=beg; j<=end-1; ++j)
	{
		if(arr[j] <= sentinel)
		{
			i++;
			swap(arr[i], arr[j]);
		}
	}
	swap(arr[i+1], arr[end]);
 
	cout << "排序过程:";
	PrintArray(arr);
	return i+1;
}
 
int RandomPartition(int *arr, int beg, int end)
{
	int i = beg + rand() % (end-beg+1);
	swap(arr[i], arr[end]);
	return Partition3(arr, beg, end);
}
 
 
void RandomQuickSort(int *arr, int beg, int end)
{
	if(beg < end)
	{
		int pivot = RandomPartition(arr, beg, end);
		RandomQuickSort(arr, beg, pivot-1);
		RandomQuickSort(arr, pivot+1, end);
	}
}
 
int main()
{
	int arr[100];
	cout << "Input the num of the elements:\n";
	cin >> num;
	cout << "Input the elements:\n";
	for(int i=1; i<=num; ++i)
		cin >> arr[i];
	RandomQuickSort(arr, 1, num);
	cout << "最后结果:";
	PrintArray(arr);
	return 0;
}