C++ 向量快速排序 - 似乎对不同的枢轴有不同的工作方式

Posted 2023-02-22

【中文标题】C++ 向量快速排序 - 似乎对不同的枢轴有不同的工作方式

【英文标题】：C++ vectors Quicksort - Seems to work differently with different pivots

【发布时间】：2016-01-02 22:58:55

【问题描述】：

当我将枢轴作为第一个、最后一个或中间元素而不是其他一些值时，我的 C++ 向量快速排序算法似乎工作正常。

我不确定所有这些，但例如，如果我将枢轴设置为 (r-l)/2，它将无法正确排序。

我相信我的代码是正确的，但我不确定；可能存在严重错误。

是否有可能有时工作有时不工作，这取决于枢轴？

我以为它只会影响运行时间，所以我猜我的代码有问题。

以下是我的代码：

#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

int choosePivot(int l, int r) 
    return (r-l)/2; // or Even r/2


int partition(vector<int>& vec, int l, int r) 
    int pi = choosePivot(l, r); // pivot index
    int pivot = vec[pi];

    // swap pivot with the beginning
    swap(vec[pi], vec[l]); 

    // beginning index of the right side of the pivot (larger than the pivot)
    int i = l + 1;

    // partition around the pivot
    for (int j = l+1; j <= r; ++j) 
        if (vec[j] <= pivot) 
            swap(vec[i], vec[j]);
            ++i;
        
    

    // swap pivot back to its position
    swap(vec[l], vec[i - 1]);

    // return pivot position
    return i - 1;


void quicksort(vector<int>& vec, int l, int r) 
    if (l < r) 
        int p = partition(vec, l, r);
        quicksort(vec, l, p - 1);
        quicksort(vec, p + 1, r);
    


int main() 

    ifstream infile("IntegerArray.txt"); 
    int a;
    vector<int> vec;
    vec.reserve(100000);
    while (infile >> a)
        vec.push_back(a);

    quicksort(vec, 0, vec.size() - 1);

    return 0;

我添加了一个测试示例的 main 函数。

这是IntegerArray.txt

这是一个包含从 1 到 100,000 的所有整数（无重复）的文件。

我编辑了 choosePivot 函数，它会输出一个错误排序的数组。

我没有打印，因为尺寸太大。

【问题讨论】：

您的 median3 是否确实比较了数组中的 indices 而不是 values？

您能否提供一个具体的问题示例，而不是在未指定情况下可能以某种未指定方式不正确的代码？

请阅读How to create a Minimal, Complete, and Verifiable example，然后添加缺少的信息。

请告诉我们，错误的结果是什么样子的。这将有助于确定错误的类型。

一个实现的结果不应该依赖于枢纽value的选择。如果pi < l 变为r < pi，你预计会发生什么？。

【参考方案1】：

上面代码中实现快速排序的方式，当主元索引不在l 和r 之间时会中断。 在这种情况下，它首先从带有swap(vec[pi], vec[l]); 的[l, r] 段之外引入一个值。 这可能会破坏数组中已排序的部分。

现在，(r-l)/2 并不总是介于 l 和 r 之间。 例如，当l = 10 和r = 20 时，枢轴索引为(20-10)/2 = 5。 因此，代码将通过交换vec[5] 和vec[10] 开始对[10, 20] 段进行排序。 如果vec[5] 的部分在[10, 20] 段之前排序，这很可能导致数组最终没有排序。

【讨论】：

哦，现在我明白了！所以这是问题所在，而不是代码。