非递归式实现快速排序

2024-06-13 10:41:57 浏览数 (1)

快速排序基本思想是寻找一个元素作为基准,将其他元素划分为两部分,其中一部分比基准元素小,另一部分比基准元素大,然后如此继续对这两部分操作下去

快速排序最简单的实现就是通过简单的递归,实现方式之一是使用双指针,两个指针同时走,左指针找到大的,右指针找到小的,然后交换这两个元素的位置,问题在于枢纽元素和谁交换,让右指针先走,两个指针走到相同位置的时候必然是右指针走到左指针的地方了,而左指针指向的元素是刚刚交换完比枢纽元素小的,而枢纽元素选的是第一个,因此它们进行位置交换就是正确的

这里给出C版本,C 版本一般是将int *a,换成std::vector<int>&a

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void QS(int *a, int low, int high) { // 两个指针同时走
    if (low >= high)
        return;
    int pivot = a[low], i = low, j = high;
    while (i != j) {
        while (i < j && a[j] >= pivot) // 右指针找小的
            j--;
        while (i < j && a[i] <= pivot) // 左指针找大的
            i  ;
        if(i<j)
            std::swap(a[i],a[j]);
    }
    a[low]=a[i]; // 腾位置给枢纽元素
    a[i] = pivot; // 放置枢纽元素
    QS(a, low, i - 1);// 继续排左边
    QS(a, j   1, high);// 继续排右边
}

而递归改非递归最简单的改法就是使用栈,这样基本上算法没有变化,递归本质也是栈的功劳,先递归的先入栈

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void quickSort(std::vector<int> &arr) {
    std::stack<std::pair<int,int>>recurse;
    recurse.emplace(0,arr.size()-1);
    while(recurse.empty()==false) {
        int low=recurse.top().first,high=recurse.top().second;
        recurse.pop();
        if(low>=high)
            continue;
        int pivot=arr[low],i=low,j=high;
        while(i!=j) {
            while(i<j&&arr[j]>=pivot)
                --j;
            while(i<j&&arr[i]<=pivot)
                  i;
            if(i<j)
                std::swap(arr[i],arr[j]);
        }
        arr[low]=arr[i];
        arr[i]=pivot;
        recurse.emplace(low,i-1);
        recurse.emplace(j 1,high);
    }
}

测试代码

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int main() {
    std::vector<int>arr{9,8,7,6,5,4,3,2,1};
    quickSort(arr);
    for(const auto&num:arr)
        std::cout<<num<<' ';
    return 0;
}

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