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快速排序

时间:2016-01-22 13:38:44      阅读:224      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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快速排序是一种交换排序

它的基本思想是:通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分:分割点左边都是比它小的数,右边都是比它大的数

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。

基本思想:

1)选择一个基准元素,通常选择第一个元素或者最后一个元素,

2)通过一趟排序讲待排序的记录分割成独立的两部分,其中一部分记录的元素值均比基准元素值小。另一部分记录的 元素值比基准值大。

3)此时基准元素在其排好序后的正确位置

4)然后分别对这两部分记录用同样的方法继续进行排序,直到整个序列有序。

快速排序的示例:

(a)一趟排序的过程:

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(b)排序的全过程

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核心代码

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public int division(int[] list, int left, int right) {
    // 以最左边的数(left)为基准
    int base = list[left];
    while (left < right) {
        // 从序列右端开始,向左遍历,直到找到小于base的数
        while (left < right && list[right] >= base)
            right--;
        // 找到了比base小的元素,将这个元素放到最左边的位置
        list[left] = list[right];
        
        // 从序列左端开始,向右遍历,直到找到大于base的数
        while (left < right && list[left] <= base)
            left++;
        // 找到了比base大的元素,将这个元素放到最右边的位置
        list[right] = list[left];
    }
    
    // 最后将base放到left位置。此时,left位置的左侧数值应该都比left小;
    // 而left位置的右侧数值应该都比left大。
    list[left] = base;
    return left;
}

快速排序采用的思想是分治思想。

快速排序是找出一个元素(理论上可以随便找一个)作为基准(pivot),然后对数组进行分区操作,使基准左边元素的值都不大于基准值,基准右边的元素值 都不小于基准值,如此作为基准的元素调整到排序后的正确位置。递归快速排序,将其他n-1个元素也调整到排序后的正确位置。最后每个元素都是在排序后的正 确位置,排序完成。所以快速排序算法的核心算法是分区操作,即如何调整基准的位置以及调整返回基准的最终位置以便分治递归。


递归完成
int quicksort(vector<int> &v, int left, int right){
        if(left < right){
                int key = v[left];
                int low = left;
                int high = right;
                while(low < high){
                        while(low < high && v[high] > key){
                                high--;
                        }
                        v[low] = v[high];
                        while(low < high && v[low] < key){
                                low++;
                        }
                        v[high] = v[low];
                }
                v[low] = key;
                quicksort(v,left,low-1);
                quicksort(v,low+1,right);
        }
}
private void quickSort(int[] list, int left, int right) {
    // 左下标一定小于右下标,否则就越界了
    if (left < right) {
        //对数组进行分割,取出下次分割的基准标号
        int base = division(list, left, right);
        
        //对“基准标号“左侧的一组数值进行递归的切割,以至于将这些数值完整的排序
        quickSort(list, left, base - 1);
        
        //对“基准标号“右侧的一组数值进行递归的切割,以至于将这些数值完整的排序
        quickSort(list, base + 1, right);
    }
}
 
C#代码
      using System; 
    using System.Collections.Generic; 
    using System.Linq; 
    using System.Text;
    namespace test
   {
    class QuickSort
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int[] array = { 49, 38, 65, 97, 76, 13, 27 };
            sort(array, 0, array.Length - 1);
            Console.ReadLine();
        }
        /**一次排序单元,完成此方法,key左边都比key小,key右边都比key大。
  
         **@param array排序数组 
  
         **@param low排序起始位置 
  
         **@param high排序结束位置
  
         **@return单元排序后的数组 */
        private static int sortUnit(int[] array, int low, int high)
        {
            int key = array[low];
            while (low < high)
            {
                /*从后向前搜索比key小的值*/
                while (array[high] >= key && high > low)
                    --high; 
                /*比key小的放左边*/
                array[low] = array[high];   
                /*从前向后搜索比key大的值,比key大的放右边*/
                while (array[low] <= key && high > low)
                    ++low; 
                /*比key大的放右边*/
                array[high] = array[low];
            }
            /*左边都比key小,右边都比key大。//将key放在游标当前位置。//此时low等于high */
            array[low] = key;
            foreach (int in array)
            {
                Console.Write("{0}\t", i);
            }
            Console.WriteLine();
            return high;
        }    
        /**快速排序 
         *@paramarry 
         *@return */
        public static void sort(int[] array, int low, int high)
        {
            if (low >= high)
                return
            /*完成一次单元排序*/
            int index = sortUnit(array, low, high); 
            /*对左边单元进行排序*/
            sort(array, low, index - 1);
            /*对右边单元进行排序*/
            sort(array, index + 1, high);
        }
    }
运行结果:27 38 13 49 76 97 65
             13 27 38 49 76 97 65
         13 27 38 49 65 76 97
 
算法分析
快速排序算法的性能
排序类别 排序方法 时间复杂度 空间复杂度 稳定性 复杂性
平均情况 最坏情况 最好情况
交换排序 快速排序
O(Nlog2N)
O(N2)
O(Nlog2N)
O(Nlog2N)
不稳定 较复杂

 

时间复杂度
当数据有序时,以第一个关键字为基准分为两个子序列,前一个子序列为空,此时执行效率最差。

而当数据随机分布时,以第一个关键字为基准分为两个子序列,两个子序列的元素个数接近相等,此时执行效率最好。

所以,数据越随机分布时,快速排序性能越好;数据越接近有序,快速排序性能越差

空间复杂度

快速排序在每次分割的过程中,需要 1 个空间存储基准值。而快速排序的大概需要 Nlog2N次 的分割处理,所以占用空间也是 Nlog2N 个。

算法稳定性

在快速排序中,相等元素可能会因为分区而交换顺序,所以它是不稳定的算法

快速排序

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原文地址:http://www.cnblogs.com/nxxshxf/p/5150501.html

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