演算法 快速排序 經典快排 隨機快排

2021-09-29 18:24:15 字數 2109 閱讀 4195

經典快排的思路是選取陣列的最後乙個數 x,按照問題一的思路把整個陣列劃分成小於等於 x | 大於 x兩個部分,將 x 和 大於 x 部分陣列的第乙個元素交換位置。此時整個陣列劃分成小於等於 x | x | 大於 x三個部分,也就是這一次排序將 x 值排好位置。

再分別對小於等於 x大於 x中的陣列遞迴劃分,直到劃分成乙個數,此時所有元素也完成排序。

按照問題二的思路可以對經典快排做改進,使得每次劃分陣列成為小於 x | 等於 x | 大於 x三個部分,通過這種排序方式可以一次劃分多個 x 值的位置,排序效率得到提高。

但是,經典快排出現問題與資料狀況有關。每次選擇 x 值都是陣列的最後乙個數,如果遇到[1,2,3,4,5]或者[5,4,3,2,1]這種陣列,演算法時間複雜度將變成 o(n^2)。

隨機快排是經典快排的一種改進,通過生成隨機下標 i,選擇 a[i] 和最後乙個數 x 進行交換,再使用經典快排。此時的事件就是乙個概率事件,需要使用期望來估計演算法的時間複雜度。

仍以[1,2,3,4,5]為例,經過隨機快排初始變換,可以形成下列五種情況,資料狀況的影響有效降低。在長期期望下,隨機快排演算法的時間複雜度為 o(n*logn)。由於每次劃分資料都需要記錄 =x 陣列的下標範圍,因此額外的空間複雜度為 o(logn)。

5,2

,3,4

,1;1

,5,3

,4,2

;1,2

,5,4

,3;1

,2,3

,5,4

;1,2

,3,4

,5.

思想

隨機快排和經典快排的差別就在於新增了一行**,使比較的數 x 具有隨機性。

通過這種隨機的方法處理特殊的資料,使得演算法具有更好的魯棒性。

單邊迴圈法和雙邊迴圈法

上述快排的實現都是從乙個方向上遍歷元素,然後分成兩個陣列,成為單邊迴圈法。還有另一種實現的方法是雙邊迴圈,在《大話資料結構》書中可以看到實現。

雖然實現方法多種多樣,但是其核心本質仍然是選取陣列中的值與陣列其他元素比較大小,經過一輪迴圈之後將陣列分成兩個部分。單邊迴圈和雙邊迴圈本質上是一樣的,只是實現方式上不同。

快排**

思路:使用 quicksort() 函式處理陣列,先進行隨機處理,使用核心方法 partition() 將資料分成小於 x | 等於 x | 大於 x三個部分,返回等於區域的左右下標值 [a, b],遞迴呼叫小於 x區域和大於 x區域。

quicksort

(arr, left, right)

partition()

;//就是荷蘭國旗問題的過程

public

static

void

quicksort

(int

arr)

quicksort

(arr,

0, arr.length -1)

;}public

static

void

quicksort

(int

arr,

int left,

int right)

if(left < right)

}public

static

int[

]partition

(int

arr,

int left,

int right)

else

if(arr[left]

== arr[right]

)else

}return

newint

;//return new int;

}

手寫**過程中發現有些判斷多餘,因此做了注釋。在整體**中,有些語句能夠精簡成更簡潔的**,但是為了思路的連貫性,僅將簡潔的**做注釋保留。從這些精簡的**中也可以看到一些優雅的**真令人驚嘆。

快排2 經典快排和荷蘭國旗快排

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