高级排序算法-快速排序
这个方法的代码参考leecode平台的大佬——liweiwei1419的文章,原文出处:https://leetcode.cn/leetbook/read/learning-algorithms-with-leetcode/55szu2/
本文语言用的是C++:
快速排序实现一:
//leecode第912题快速排序一实现
class Solution {
public:
vector<int> sortArray(vector<int>& nums) {
int len = nums.size();
quickSort(nums, 0, len - 1);
return nums;
}
private:
void quickSort(vector<int>& nums, int left, int right) {
// 注意:这里包括 > 的情况,与归并排序不同,请通过调试理解这件事情
if (left >= right) {
return;
}
int p = partition(nums, left, right);
quickSort(nums, left, p - 1);
quickSort(nums, p + 1, right);
}
int partition(vector<int>& nums, int left, int right) {
// 随机选择一个元素作为切分元素
int randomIndex = rand() % (right - left + 1) + left;//生成随机数的范围[left~right]
swap(nums, randomIndex, left);
int pivot = nums[left];
// 循环不变量: lt 意即 less than
// [left + 1, lt] < pivot,
// [lt + 1, i) >= pivot
int lt = left;
// 注意,这里取等号
for (int i = left + 1; i <= right; i++) {
if (nums[i] < pivot) {
// 交换当前元素与 lt 的位置
lt++;
swap(nums, i, lt);
}
}
// 最后这一步要记得交换到起始位置
swap(nums, left, lt);
return lt;
}
void swap(vector<int>& nums, int index1, int index2) {
int temp = nums[index1];
nums[index1] = nums[index2];
nums[index2] = temp;
}
};
快速排序实现二(指针对撞):
class Solution {
public:
vector<int> sortArray(vector<int>& nums) {
int len = nums.size();
quickSort(nums, 0, len - 1);
return nums;
}
private:
void quickSort(vector<int>& nums, int left, int right) {
// 注意:这里包括 > 的情况,与归并排序不同,请通过调试理解这件事情
if (left >= right) {
return;
}
int p = partition(nums, left, right);
quickSort(nums, left, p - 1);
quickSort(nums, p + 1, right);
}
/**
* 目标:与切分元素相等的元素均匀地分布在切分元素最终所在位置的两侧
* 这个定义非常重要,直接影响我们的算法初始值定义
* [left + 1, le) 全部小于标定点
* (ge, right] 全部大于标定点
* 在指针对撞的过程中,和标定点相同的元素就被挤到了中间
*
* @param nums
* @param left
* @param right
* @return
*/
int partition(vector<int>& nums, int left, int right) {
// 随机选择一个元素作为切分元素
int randomIndex = rand() % (right - left + 1) + left;//生成随机数的范围[left~right]
swap(nums, randomIndex, left);
// 循环不变量,le = less equals,ge = greater equals
// all in [left + 1, le) <= pivot
// all in (ge, right] >= pivot
// le > ge 的时候终止
int pivot = nums[left];
int le = left + 1;
int ge = right;
while (true) {
// 注意:这里一定是 nums[le] < pivot,等于 pivot 的元素是被交换过来得到的
while (le <= ge && nums[le] < pivot) {
le++;
}
// 此时 le 来到第 1 个大于等于 pivot 的位置
while (le <= ge && nums[ge] > pivot) {
ge--;
}
// 此时 ge 来到第 1 个小于等于 pivot 的位置
if (le > ge) {
break;
}
swap(nums, le, ge);
le++;
ge--;
}
swap(nums, left, ge);
return ge;
}
void swap(vector<int>& nums, int index1, int index2) {
int temp = nums[index1];
nums[index1] = nums[index2];
nums[index2] = temp;
}
};