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C++ 快速排序(Quicksort)演算法

一、基本思想是:

              通過一趟排序將要排序的資料分割成獨立的兩部分,其中一部分的所有資料都比另外一部分的所有資料都要小,然

       後再按此方法對這兩部分資料分別進行快速排序,整個排序過程可以遞迴進行,以此達到整個資料變成有序序列。

 

二、方法1實現程式:左右兩個方向掃描

//  快速排序:選第一個物件作為基準,按照該物件的排序碼大小,將整個物件
//  序列劃分為左右兩個字序列:
//  左側子序列中所有物件的排序碼都小於或等於基準物件的排序碼;
//  右側子序列中所有物件的排序碼都大於基準物件的排序碼;
//  基準物件則排在這兩個子序列中間,這也是該物件最終應放的位置
//  然後分別對這兩個子序列重複施行上述方法,直到所有的物件都排在相應位置上為止
#include <iostream>

// 一次快速排序演算法
int quickPass(int arr[], int low, int high) {
    int down, up, temp;
    
    down = low;
    up = high;
    temp = arr[low];
    while(down < up) {
        while((down < up) && arr[up] >= temp) // 從右向左掃描
            up--;
        if(down < up)
            arr[down++] = arr[up]; // 在被騰空出來的單元(由down指向)中填入arr[up]
        while((down < up) && arr[down] < temp) // 從左向右掃描
            down++;
        if(down < up)
            arr[up--] = arr[down]; // 在被騰空出來的單元(由up指向)中填入arr[down]
    }
    arr[down] = temp; // 最後把基準插回到陣列中間去
    return down;
}

// 快速排序演算法
void quickSort(int arr[], int low, int high) {
    // 對序列arr[low]到arr[high]作快速排序
    int mid;
    
    if(low < high) {
        mid = quickPass(arr, low, high); // 對序列arr[low]到arr[high]作一趟快速排序
        quickPass(arr, low, mid-1); // 對左半部分作遞迴處理
        quickPass(arr, mid+1, high); // 對右半部分作遞迴處理
    }
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // insert code here...
    int len, i;
    int arr[] = {40, 30, 60, 90, 70, 10, 20, 40};
    
    len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    std::cout << "排序前:\n";
    for(i = 0; i < len; i++)
        std::cout << arr[i] << " ";
    std::cout << std::endl;

    quickSort(arr, 0, len-1); // 呼叫快速排序法
    
    std::cout << "排序後:\n";
    for(i = 0; i < len; i++)
        std::cout << arr[i] << " ";
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

執行結果:

二、方法二:只往一邊掃描

//  快速排序的另一種方法:只往一邊掃描
#include <iostream>

// 交換兩個數
void Exchange(int &a, int &b) {
    int temp;
    
    temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

// 將序列分為左右兩部分,左部分較小,右部分較大
int Partition(int arr[], int low, int high) {
    int x, i, j;
    
    x = arr[high]; // 以high位置的數作為基準
    i = low - 1;
         // 進行資料分類:左部分較小,右部分較大
    for(j = low; j < high; j++)
        if(arr[j] <= x) { // 往右掃描找小於或者等於基準的數
            i = i + 1;
            Exchange(arr[i], arr[j]); // 交換
        }
    Exchange(arr[i+1], arr[high]); // 把基準放到中間
    return i+1;
}

// 快速排序演算法
void quickSort(int arr[], int low, int high) {
    int q;
    
    if(low < high) {
        q = Partition(arr, low, high);
        quickSort(arr, low, q-1);
        quickSort(arr, q+1, high);
    }
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    int len, i;
    int arr[] = {40, 30, 60, 90, 70, 10, 20, 40};
    
    len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    std::cout << "排序前:\n";
    for(i = 0; i < len; i++)
        std::cout << arr[i] << " ";
    std::cout << std::endl;
    quickSort(arr, 0, len-1); // 呼叫快速排序法
    
    std::cout << "排序後:\n";
    for(i = 0; i < len; i++)
        std::cout << arr[i] << " ";
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

執行結果: