<泛> 多路快排
今天寫一個多路快排函數模板，與STL容器兼容的。
我們默認為升序排序
因為，STL容器均為逾尾容器，所以我們這裏采用的參數也是逾尾的參數
一、二路快排
基本思路
給你一個序列，先選擇一個數作為基數，我們要做的是把小於該基數的數字放於左側，大於該基數的數字放於右側，最後將此基數放於中間，形成新的序列，我們把左側序列和右側序列分別像之前那樣做，最後得到的序列即為順序序列。
過程演示
比如給你一個序列 4 3 1 5 4 7 9 1 8 0
我們采用雙指針掃描法，紅色代表左指針所指位置，綠色代表右指針所指位置
我們選取一個數作為基數，假設選第一個數，即 flag 為 4
那麽，我們把這個位置空出來，用null表示
則，一開始的序列圖為
null 3 1 5 4 7 9 1 8 0 flag is 4
我們從右指針開始遍歷，找到第一個小於flag的數字，填入坑中，然後左指針++，指向下一位然後開始遍歷
0 3 1 5 4 7 9 1 8 null
0 3 1 5 4 7 9 1 8 null
0 3 1 5 4 7 9 1 8 null
0 3 1 null 4 7 9 1 8 5
0 3 1 null 4 7 9 1
0 3 1 1 4 7 9 null 8 5
0 3 1 1 4 7 9 null 8 5
0 3 1 1 4 null 9 7 8 5
右指針指向9，9>flag，繼續左移，然後紅綠指針相遇，結束
我們把flag放入null，即形成了新的序列
0 3 1 1 4 4 9 7 8 5
我們把左側序列0 3 1 1 4
和右側序列9 7 8 5
分別如上做，即可得到有序序列
C++模板代碼：
template<typename value_type, typename value_Ptr> voidquick_sort(value_Ptr begin, value_Ptr end) //逾尾 { if (begin == end)return; value_type flag = *begin; value_Ptr l = begin, r = end; r--; while (l < r) { while (l < r && *r > flag)r--; if (l < r)*(l++) = *r; while (l < r && *l < flag)l++; if (l < r)*(r--) = *l; } *l = flag; quick_sort<value_type>(begin, l); quick_sort<value_type>(l + 1, end); }
測試以及使用
#include <iostream> #include <vector> using namespace std;int main() { ios::sync_with_stdio(false); int list[10]{ 22,3,1,5,4,7,9,1,8,0 }; vector<int> v{ list,list + 10 }; quick_sort<int>(list + 0, list + 10); quick_sort<int>(v.begin(), v.end()); for (auto it : v)cout << it << " "; cout << endl; for (auto it : list)cout << it << " "; cout << endl; char list_[10]{ ‘r‘,‘c‘,‘2‘,‘A‘,‘z‘,‘b‘,‘8‘,‘0‘,‘r‘, ‘3‘ }; vector<char>v_{ list_,list_ + 10 }; quick_sort<char>(list_ + 0, list_ + 10); quick_sort<char>(v_.begin(), v_.end()); for (auto it : v_)cout << it << " "; cout << endl; for (auto it : list_)cout << it << " "; cout << endl; }
測試結果
效率為O(N * logN)
如果序列中有很多重復的元素，那麽，那一長串的重復值就相當於一個非遞減序列，按理說是不需要排序的，但是上述無法識別此情況，它依舊會把這一長串不必處理的序列進行處理，無疑將函數執行效率大打折扣
這時，我們就需要引入三路快排
二、三路快排
基本思路
給你一個序列，我們選擇一個基數作為標準，小於基數的元素放於左側區間，等於基數的元素放於中間區間，大於基數的元素放於右側區間
整理好之後，我們將左側區間和右側區間如上做。
過程描述
我們用四指針掃描
l r 用於掃描待處理的序列
equ_l equ_r 用於記錄兩側相等的區間
equ_l = l = begin
r 和equ_r指向右側
讓l r向中間遍歷，遇到不等於的情況和快排一樣，留一個空位，依次填補即可，遇到相等的情況，左指針指向的值等於基數，那麽就放於equ_l處，且equ_l++，右邊同理
當l r 相遇時，我們讓四指針分別向兩端移動，equ_l 所指的元素依次和 l 所指的元素交換，右側同理，即可得到我們想要的序列，即 < = >
之後，我們將<區間和>區間分別如上做，即可得到有序序列
泛型模板代碼：
template<typename value_type, typename value_Ptr> void Tri_quick(const value_Ptr& begin, const value_Ptr& end) { static auto swap = [](value_type& l, value_type& r) { if (l == r)return; value_type t{ l }; l = r; r = t; }; value_Ptr equ_l = begin, equ_r = end, l = begin, r = end; if (begin >= end || begin >= end - 1)return;
//上式：如果第二個條件成立的話，表達式1中的 ++l 就會解析 end 叠代器
value_type flag = *l; while (l < r) { while (l < r && *(++l) < flag)if (l == end - 1)break; // 表達式1 while (l < r && flag < *(--r)); if (*l != *r) swap(*l, *r); if (*l == flag) swap(*(++equ_l), *l); if (*r == flag) swap(*(--equ_r), *r); } if (*l > flag)l--;
//此時l==r，可能l的值大於flag，我們不換，但是前面的一定小於等於flag，所以我們--
while (equ_l > begin)swap(*(equ_l--), *(l--));
//選擇大於是因為equ_l如果為容器的begin叠代器，那麽不允許--操作
swap(*equ_l, *l);
//所以begin叠代器另做處理
while (equ_r < end)swap(*(equ_r++), *(r++)); Tri_quick<value_type>(begin, l); Tri_quick<value_type>(r, end); }
測試及使用
#include <iostream> #include <vector> using namespace std; int main() { ios::sync_with_stdio(false); int list[10]{ 1,2,1,1,3,5,4,2,1,0 }; vector<int> v{ list,list + 10 }; Tri_quick<int>(list + 0, list + 10); for (auto it : list)cout << it << " "; cout << endl; Tri_quick<int>(v.begin(), v.end()); for (auto it : v)cout << it << " "; cout << endl; char list_[10]{ ‘r‘,‘c‘,‘2‘,‘A‘,‘z‘,‘b‘,‘8‘,‘0‘,‘r‘, ‘3‘ }; vector<char>v_{ list_,list_ + 10 }; Tri_quick<char>(list_ + 0, list_ + 10); Tri_quick<char>(v_.begin(), v_.end()); for (auto it : v_)cout << it << " "; cout << endl; for (auto it : list_)cout << it << " "; cout << endl; }
這就是今天的多路快排，關於快排有很多不適應的情況，也有很多優化的算法，關於其他的算法，大家可以去其他地方學習，這裏不做贅述
如果有什麽問題，請於下方評論區留言。
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