快速排序的非遞迴實現-----c語言
阿新 • • 發佈:2018-12-11
前面我們講解了快速排序的遞迴實現,但若是待排序的數量非常大且雜亂無章,每層迴圈都使用遞迴呼叫,會很容易造成棧溢位,所以我們可以將快速排序設計為非遞迴實現。 遞迴實現快速排序演算法詳解 快速排序是從序列中選擇一個基準值,按照某種方式將該區間分成兩部分,基準值左側所有元素比基準值小,基準值右側所有元素比基準值大。然後排基準值左側部分,排基準值右側部分。 若想把快速排序改成迴圈最重要的是將基準值右側區間的下標記住,排完左邊序列之後排右邊序列。 步驟: 1. 申請一個棧,存放排序陣列的起始位置和終點位置。 2. 將整個陣列的起始位置0和終點位置size入棧。 3. 由於棧的特性是:後進先出,size後進棧,所以size先出棧。定義一個right接收棧頂元素,出棧操作、定義一個left接收棧頂元素,出棧操作。 4. 對陣列進行一次快排,返回基準值的下標。 5. 這時候需要排基準值左邊的序列。如果只將基準值左邊序列的起始位置和終點位置存入棧中,等左邊排序完將找不到後邊的區間。所以先將右邊序列的起始位置和終點位置存入棧中,在將左邊的起始位置和終點位置存入棧中。 6.判斷棧是否為空,若不為空 重複4、5步、若為空則排序完成。 程式碼實現:
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
void Print(int *arr,int size);
//非遞迴快速排序
void quickSortNor(int *arr, int size);
typedef struct Stack{
int *data;
int size;
}stack;
////////////////////////////////////////////////////////
void InitStack(stack *s)
{
int *data = (int*)malloc(20 * sizeof( int));
if (data == NULL)
{
assert(0);
return;
}
s->data = data;
s->size = 0;
}
void PushStack(stack *s,int d)
{
assert(s);
if (s->size > 20)
{
return;
}
else
s->data[s->size++] = d;
}
void PopStack(stack *s)
{
assert(s);
if (s->size == 0)
{
return;
}
else
s-> size--;
}
int TopStack(stack *s)
{
assert(s);
return s->data[s->size-1];
}
int EmptyStack(stack *s)
{
assert(s);
return s->size == 0;
}
//列印函式
void Print(int *arr, int size)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < size; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
printf("\n");
}
void swap(int *x, int *y)
{
/*int tmp = *x;
*x = *y;
*y = tmp;*/
*x = ((*x) ^ (*y));
*y = ((*x) ^ (*y));
*x = ((*x) ^ (*y));
}
int MiddleNumber(int *arr, int begin, int end)
{
int mid = begin + ((end - begin) >> 1);
if (arr[begin] > arr[mid])
{
if (arr[begin] > arr[end])
{
if (arr[mid] > arr[end])
{
return mid;
}
else
return end;
}
else
return begin;
}
else
{
if (arr[mid] > arr[end])
{
if (arr[begin] > arr[end])
{
return begin;
}
else
{
return end;
}
}
else
return mid;
}
}
/*
挖坑法
先將最後一個元素標記設定為第一個坑
設定兩個指標begin、end
begin從左邊開始找比關鍵字大的元素將其入坑,begin所在位置變為坑
end從右邊開始找比關鍵字小的元素將其入坑,end所在位置變為坑
知道begin==end將標記的第一個元素入坑
*/
int qs2(int *arr, int begin, int end)
{
//找基準
/*
由於每次規劃取到最大值或最小值的概率
都非常高,這樣容易使樹變成單支樹,所以採用三數取中法
來降低取到最值的概率
*/
int index = MiddleNumber(arr, begin, end);
if (index != end)
{
swap(&arr[index], &arr[end]);
}
//第一個坑
int key = arr[end];
int k = end;
while (begin != end)
{
/*begin從左邊開始找比關鍵字大的元素將其入坑
,begin所在位置變為坑*/
while (arr[begin] <= key&&begin < end)
{
begin++;
}
if (begin != end)
{
arr[end] = arr[begin];
end--;
}
/*end從右開始找比關鍵字小的元素將其入begin坑*/
while (arr[end] >= key&&begin < end)
{
end--;
}
if (begin != end)
{
arr[begin] = arr[end];
begin++;
}
}
if (begin != k)
{
arr[begin] = key;
}
return begin;
}
//快速排序1
void quickSortNor(int *arr, int size)
{
stack s;
int position;
int left = 0;
int right = 0;
InitStack(&s);
PushStack(&s, 0);
PushStack(&s, size);
while (!EmptyStack(&s))
{
right = TopStack(&s);
PopStack(&s);
left=TopStack(&s);
PopStack(&s);
position = qs2(arr, left, right - 1);
//先快排基準左側,則先將後側的下標入棧
if ((right - left) > position + 1)
{
PushStack(&s, position + 1);
PushStack(&s, right - left);
}
if (position > 0)
{
PushStack(&s, 0);
PushStack(&s, position);
}
}
}
測試檔案:
#include"quickSort.h"
void TestquickSort()
{
int array[] = {2,5,4,9,3,6,8,7,1,0};
//列印
printf("排序前: ");
Print(array, sizeof(array) / sizeof(array[0]));
//快速排序
quickSortNor(array, sizeof(array) / sizeof(array[0]));
printf("排序後: ");
Print(array, sizeof(array) / sizeof(array[0]));
}
int main()
{
TestquickSort();
system("pause");
return 0;
}