高速排序--双边扫描与单边扫描的实现

Posted 2020-09-26 jhcelue

高速排序 时间复杂读O(N*logN),最差O(N^2),平均O(N*logN)

主要思想是选取一个标志位，大于标志位的放到右边。小于标志位的放到左边。在以标志位为切割，分而制之，左递归，右递归。直到完毕。

高速排序的思想（双边扫描）

高速排序就像一个数据快，前后各有一个下标（指针）i/j，随机选取（此处取下标为0的）一个元素作为标志位。存储在暂时变量中（tmp），j从后向前移动（j--）直到碰到比tmp还要小的数时与i交换，此时i開始像后走，直到遇到第一个比tmp大的数，与j交换。

递归直至完毕。

高速排序思想（单边扫描）

从左到右扫一遍，类似于冒泡排序，仅仅是不停的把小于标志位的值放到左边，大于的放到右边。找到切割位置将标志位放入。

单边扫描怎么把小于标志位（下标end）的放左边。大于标志位的放右边，双边扫描是通过挖坑埋数的方式来实现的，单边扫描能够通过一个small 标志位记录连续最小的哪一个数，index一直向前走找到第一个不连续的小于标志位的值，与small++（第一个大于标志位的值）进行交换。直到循环结束，将small++的值放到标志位end的下标位置。

注：如有错误，望批评指正。算法主要是思想，其次就是依照思想去实现了。

//双边
int partition2(long *str,int start,int end,int length){
	if(str == NULL || length <=1 || start >end)
		return 0;
	int i=start;
	//标志位
        long tmp = str[start];
	int j=end;
	while(i!=j){
		while(i<j && str[j]>tmp)
			j--;
		if(i<j)
			swap(&str[j],&str[i++]);	
		
		while(i<j && str[i]<tmp)
			i++;
		if(i<j)
			swap(&str[i],&str[j--]);
		
	}
	swap(&str[i],&tmp);
	return i;
}
//单边扫描
 int  partition(long *str,int start,int end,int length){
	if(str ==NULL || length<=0 || start<0 || end >length)
		return;
	int i=start;
	int small = i-1;
	for(i;i<end;i++){
               //通过对照调整small的位置，直到small的位置到达连续小于标志位的最右端数据
                if(str[i]<str[end]){
			++small;
			if(small != i)
				swap(&str[i],&str[small]);
		}
		
	}
	++small;
	swap(&str[small],&str[end]);
	
	return small;
}
//递归调用，实现高速排序
 void quickSort(long *str,int start,int end,int length){
	if(str == NULL || length<1 || start >end)
		return;
	
	//int mid = quick(str,start,end,length);	
	int mid = partition2(str,start,end,length); 
	int i=0;
	for(i;i<length;i++)
		printf("%ld\t",str[i]);
	printf("\n");
		quickSort(str,start,mid-1,length);
	
		quickSort(str,mid+1,end,length);
}

完整代码

执行环境：ubuntu 14.04 kylin、gcc

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
void swap(long *A,long *B){
    long tmp;
    tmp = *A;
    *A = *B;
    *B = tmp;
}
int partition2(long *str,int start,int end,int length){
    if(str == NULL || length <=1 || start >end)
        return 0;
    int i=start;
    long tmp = str[start];
    int j=end;
    while(i!=j){
        while(i<j && str[j]>tmp)
            j--;
        if(i<j)
            swap(&str[j],&str[i++]);    
        
        while(i<j && str[i]<tmp)
            i++;
        if(i<j)
            swap(&str[i],&str[j--]);
        
    }
    swap(&str[i],&tmp);
    return i;
}
int  partition(long *str,int start,int end,int length){
    if(str ==NULL || length<=0 || start<0 || end >length)
        return;
    int i=start;
    int small = i-1;
    for(i;i<end;i++){
        if(str[i]<str[end]){
            ++small;
            if(small != i)
                swap(&str[i],&str[small]);
        }
        
    }
    ++small;
    swap(&str[small],&str[end]);
    
    return small;
}
void quickSort(long *str,int start,int end,int length){
    if(str == NULL || length<1 || start >end)
        return;
    
    //int mid = quick(str,start,end,length);    
    int mid = partition2(str,start,end,length); 
    int i=0;
    for(i;i<length;i++)
        printf("%ld\t",str[i]);
    printf("\n");
        quickSort(str,start,mid-1,length);
    
        quickSort(str,mid+1,end,length);
}
int genrand(int num,long * array ){
    if (num>10000)
        return 0 ;
    srand((unsigned int)time(0));
    int i=0;
    for(i=0;i<num;i++)
        array[i] = rand();
    return 1;
    
}
void main(){
    int num = 10;
    long *array=(long *)malloc(sizeof(long)*num) ;
     genrand(num,array);
     
    int i=0;
    /*for(i=0;i<num;i++)
        printf("%ld\n",array[i]);
    */
    quickSort(array,0,9,10);
    printf("\n\n");    
    for(i=0;i<num;i++)
        printf("%ld\n",array[i]);
}