《算法导论》学习总结 — 6.第七章快速排序 - Tanky Woo

《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

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;
}

最后，我想说下，随机化的快排一般适用于待排序的数据之间相差较大的情况下。

这里给出几篇网上讲得不错的文章：

1.http://bbs.chinaunix.net/viewthread.php?tid=1011316

算是一个讨论帖。很给力！

2.http://www.javaeye.com/topic/561718

讲得比较详细，不过代码是Java的。

3.http://tayoto.blog.hexun.com/25048556_d.html

4.http://www.360doc.com/content/10/1106/11/1317564_67067368.shtml

概念上很详细。

5.http://blog.csdn.net/wssxy/archive/2008/12/05/3448642.aspx

一篇讲快排的佳作！

6.http://www.cnblogs.com/chinazhangjie/archive/2010/12/09/1901491.html