白话经典算法系列之六 高速排序 高速搞定

 高速排序因为排序效率在同为O(N*logN)的几种排序方法中效率较高,因此经常被採用,再加上高速排序思想----分治法也确实有用,因此非常多软件公司的笔试面试,包含像腾讯,微软等知名IT公司都喜欢考这个,还有大大小的程序方面的考试如软考,考研中也经常出现高速排序的身影。

总的说来,要直接默写出高速排序还是有一定难度的,因为本人就自己的理解对高速排序作了下白话解释,希望对大家理解有帮助,达到高速排序,高速搞定

 

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

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.再对左右区间反复第二步,直到各区间仅仅有一个数。

 

尽管高速排序称为分治法,但分治法这三个字显然无法非常好的概括高速排序的所有步骤。因此我的对高速排序作了进一步的说明:挖坑填数+分治法

先来看实例吧,定义以下再给出(最好能用自己的话来总结定义,这样对实现代码会有帮助)。

 

以一个数组作为演示样例,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

因为已经将a[0]中的数保存到X中,能够理解成在数组a[0]上挖了个坑,能够将其他数据填充到这来。

从j開始向前找一个比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開始向后找一个大于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

再反复上面的步骤,先从后向前找,再从前向后找

从j開始向前找,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開始向后找,当i=5时,因为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

能够看出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]这二个子区间反复上述步骤就能够了。

 

 

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.再反复运行2,3二步,直到i==j,将基准数填入a[i]中。

照着这个总结非常easy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);
	}
}

这种代码显然不够简洁,对其组合整理下:

//高速排序
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 參见注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);
    }
}

高速排序还有非常多改进版本号,如随机选择基准数,区间内数据较少时直接用另的方法排序以减小递归深度。有兴趣的筒子能够再深入的研究下。

 

注1,有的书上是以中间的数作为基准数的,要实现这个方便非常方便,直接将中间的数和第一个数进行交换就能够了。

 

 转载请标明出处,原文地址:http://blog.csdn.net/morewindows/article/details/6684558

posted @ 2014-11-05 12:12  hrhguanli  阅读(125)  评论(0编辑  收藏  举报