排序方法(4):快速排序

快速排序

参考:
https://baike.baidu.com/item/%E5%BF%AB%E9%80%9F%E6%8E%92%E5%BA%8F%E7%AE%97%E6%B3%95

http://cuijiahua.com/blog/2017/12/algorithm_4.html

一、原理

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。

二、步骤

设要排序的数组是 A[0]A[N1] ,首先任意选取一个数据(通常选用数组的第一个数)作为关键数据,然后将所有比它小的数都放到它前面,所有比它大的数都放到它后面,这个过程称为一趟快速排序。值得注意的是,快速排序不是一种稳定的排序算法,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。
一趟快速排序的算法是:
- 1)设置两个变量i、j,排序开始的时候:i=0,j=N-1;
- 2)以第一个数组元素作为关键数据,赋值给key,即key=A[0];
- 3)从j开始向前搜索,即由后开始向前搜索(j–),找到第一个小于key的值A[j],将A[j]和A[i]互换;
- 4)从i开始向后搜索,即由前开始向后搜索(i++),找到第一个大于key的A[i],将A[i]和A[j]互换;
- 5)重复第3、4步,直到i=j; (3,4步中,没找到符合条件的值,即3中A[j]不小于key,4中A[i]不大于key的时候改变j、i的值,使得j=j-1,i=i+1,直至找到为止。找到符合条件的值,进行交换的时候i, j指针位置不变。另外,i==j这一过程一定正好是i+或j-完成的时候,此时令循环结束)。

三、例子

假设有一组数{6,10,1,2,8,5,9,7,3,4,0}

下标    0    1    2    3    4    5    6    7    8    9    10
数据    6    10   1    2    8    5    9    7    3    4    0

此时i=0,j=10,key=6

从右边开始把比key小的值与0位的6进行换位操作。因此对于上述例子,右边第一个数为0,比6小,进项换位操作,完成第一次比较:

下标    0    1    2    3    4    5    6    7    8    9    10
数据    0    10   1    2    8    5    9    7    3    4    6

此时i=0,j=10,key=6

接着进行第二次比较,从左边开始把比6大的数字与6进行换位操作,完成第二次比较:

下标    0    1    2    3    4    5    6    7    8    9    10
数据    0    6    1    2    8    5    9    7    3    4    10

上面两次比较是一个循环,接下来递减变量j和i,只需要不断的重复上面的操作,直至i=j为止。

然后,对key两边的数据,再分组分别进行上述的过程,直到不能再分组为止。

四、算法实现

C语言

#include "stdio.h"

void quick_sort(int a[], int left, int right);

void quick_sort(int a[], int left, int right)
{
    if (left >= right)
    {
        return;
    }
    int i = left;
    int j = right;
    int key = a[left];

    while (i < j)
    {
        while (i < j && key <= a[j])            
        {
            j--;
        }
        a[i] = a[j];
        while (i < j && key >= a[i])
        {
            i++;
        }
        a[j] = a[i];
    }
    a[i] = key;
    quick_sort(a, left, i - 1);
    quick_sort(a, i + 1, right);
}

int main()
{
        int number[] = { 6,10,1,2,8,5,9,7,3,4,0 };
        int i;
        int n = sizeof(number) / sizeof(number[0]);
        printf("原始数据:\n");
        for (i = 0; i < n; i++)
        {
            printf("%d\t", number[i]);
        }
        printf("\n\n");

        quick_sort(number, 0,n-1);
        printf("\n返回结果:\n");
        for (i = 0; i < n; i++)
        {
            printf("%d\t", number[i]);
        }
        printf("\n");
}

运行结果

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