Qz学算法-数据结构篇(排序算法--快速、归并)

2023-06-19 08:32:56 浏览数 (1)

快速排序

1.基本介绍

快速排序(Quicksort)是对冒泡排序的一种改进。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

2.思路分析

3.需求引入

要求:对[-9,78,0,23,-567,70]进行从小到大的排序,要求使用快速排序法。 说明[验证分析]: 1)如果取消左右递归,结果是-9 -567 0 23 78 70 2)如果取消右递归,结果是-567 -9 0 23 78 70 3如果取消左递归,结果是-9 -567 0 23 70 78

4.代码实现

代码语言:javascript复制
public class QuickSort {
    public static void main(String[] args) {
        int arr[] = {-9,78,0,23,-567,70};
        quickSort(arr,0, arr.length-1);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));

    }
    public static void quickSort(int[]arr,int left,int right){
        int l = left; //左下标
        int r = right; //右下标
        int pivot = arr[(left right)/2];
        int temp = 0; //临时变量
        //while循环的目的是让比pivot值小放到左边
        //比pivot值小放到右边
        while(l<r){
            //在pivot的左边一直找,找到大于等于pivot值,才退出
            while(arr[l]<pivot){
                l =1;
            }
            //在pivot的左边一直找,找到小于等于pivot值,才退出
            while (arr[r]>pivot){
                r-=1;
            }
            //如果1>=r说明pivot的左右两的值,已经按照左边全部是
            //小于等于pivot值,右边全部是大于等于pivot值
            if (l>=r){
                break;
            }

            //交换
            temp = arr[l];
            arr[l] = arr[r];
            arr[r] = temp;

            //如果交换完后,发现arr[l] == pivot 值相等 ,r--前移
            if(arr[l]==pivot){
                r-=1;
            }
            //如果交换完后,发现这个arr[r]=pivot值相等l ,后移
            if (arr[r]==pivot){
                l =1;
            }
        }

        //如果 l == r ,必须1  ,下--,否则为出现栈溢出
        if (l==r){
            l =1;
            r-=1;
        }
        //向左递归
        if (left<r){
            quickSort(arr, left, r);
        }
        //向右递归
        if (right>l){
            quickSort(arr,l,right);
        }
    }
}

归并排序

1.基本介绍

归并排序(MERGE-SORT)是利用归并的思想实现的排序方法,该算法采用经典的分治(divide-and-conquer)策略(分治法将问题(divide)成一些小的问题然后递归求解,而(conquer)的阶段则将分的阶段得到的各答案"修补"在一起,即分而治之)。

2.思路分析

说明: 可以看到这种结构很像一棵完全二叉树,本文的归并排序我们采用递归去实现(也可采用迭代的方式去实现)分阶段可以理解为就是递归拆分子序列的过程

归并排序思想示意图2-合并相邻有序子序列: 再来看看治阶段,我们需要将两个己经有序的子序列合并成一个有序序列,比如上图中的最后一次合并,要将[4,5,7,8]和[1,2,3,6]两个已经有序的子序列,合并为最终序列[1,2,3,4,5,6,7,8],来看下实现步骤

3.代码实现

代码语言:javascript复制
public class MergetSort {
    public static void main(String[] args) {
        int arr[] = {8, 4, 5, 7, 1, 3, 6, 2};
        int temp[] = new int[arr.length]; //归并排序需要一个额外空间
        mergeSort(arr, 0, arr.length - 1, temp);

        System.out.println("归并排序后:"   Arrays.toString((arr)));
    }


    //分 合方法
    public static void mergeSort(int[] arr, int left, int right, int[] temp) {
        if (left < right) {
            int mid = (left   right) / 2;//中间索引
            //像左递归进行分解
            mergeSort(arr, left, mid, temp);
            //向右递归进行分解
            mergeSort(arr, mid   1, right, temp);
            //到合并
            merge(arr,left,mid,right,temp);
        }
    }


    /**
     * 合并的方法
     *
     * @param arr   排序的原始数组
     * @param left  左边有序序列的初始索引
     * @param mid   中间索引
     * @param right 右边索引
     * @param temp  做中转的数组
     */
    public static void merge(int[] arr, int left, int mid, int right, int[] temp) {
        int i = left; //初始化1,左边有序序列的初始素引
        int j = mid   1;//初始化j,右边有序序列的初始索引
        int t = 0; //指向temp数组的当前索引

        //(1)
        //先把左右两边(有序)的数据按照规则填充到temp数组
        //直到左右两边的有序序列,有一边处理完毕为止
        while (i <= mid && j <= right) {
            //如果左边得有序序列得当前元素,小于等于右边有序序列得当前元素
            //即将左边的当前元素,拷贝到temp数组
            //然后t  ,i  
            if (arr[i] <= arr[j]) {
                temp[t] = arr[i];
                t  = 1;
                i  = 1;
            } else {//反之,将右边有序序列得当前元素,填充到temp数组
                temp[t] = arr[j];
                t  = 1;
                j  = 1;
            }
        }
        //(2)
        //把有剩余数据的一边的数据依次全部填充到temp
        while (i <= mid) {//左边的有序序列还有剩余的元素,就全部填充到tmp
            temp[t] = arr[i];
            t  = 1;
            i  = 1;
        }
        while (j <= right) {//右边的有序序列还有剩余的元素,就全部填充到temp
            temp[t] = arr[j];
            t  = 1;
            j  = 1;
        }
        //(3)
        //将temp数组的元素拷贝到arr
        //注意并不是每次都拷贝所有
        t = 0;
        int tempLeft = left;
        while (tempLeft <= right) {
            arr[tempLeft] = temp[t];
            t  = 1;
            tempLeft  = 1;
        }
    }
}

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