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逐步講解快速排序算法及C#版的實現(xiàn)示例

來源:本站原創(chuàng)|時間:2020-01-10|欄目:C#教程|點擊: 次

算法思想
快速排序是C.R.A.Hoare于1962年提出的一種劃分交換排序。它采用了一種分治的策略,通常稱其為分治法(Divide-and-ConquerMethod)。
該方法的基本思想是:
1.先從數(shù)列中取出一個數(shù)作為基準數(shù)。
2.分區(qū)過程,將比這個數(shù)大的數(shù)全放到它的右邊,小于或等于它的數(shù)全放到它的左邊。
3.再對左右區(qū)間重復(fù)第二步,直到各區(qū)間只有一個數(shù)。
雖然快速排序稱為分治法,但分治法這三個字顯然無法很好的概括快速排序的全部步驟。因此我的對快速排序作了進一步的說明:挖坑填數(shù)+分治法:
先來看實例吧,定義下面再給出(最好能用自己的話來總結(jié)定義,這樣對實現(xiàn)代碼會有幫助)。
以一個數(shù)組作為示例,取區(qū)間第一個數(shù)為基準數(shù)

初始時,i = 0;  j = 9;   X = a[i] = 72
由于已經(jīng)將a[0]中的數(shù)保存到X中,可以理解成在數(shù)組a[0]上挖了個坑,可以將其它數(shù)據(jù)填充到這來。
從j開始向前找一個比X小或等于X的數(shù)。當j=8,符合條件,將a[8]挖出再填到上一個坑a[0]中。a[0]=a[8]; i++;  這樣一個坑a[0]就被搞定了,但又形成了一個新坑a[8],這怎么辦了?簡單,再找數(shù)字來填a[8]這個坑。這次從i開始向后找一個大于X的數(shù),當i=3,符合條件,將a[3]挖出再填到上一個坑中a[8]=a[3]; j--;
數(shù)組變?yōu)椋?br />

i = 3;   j = 7;   X=72
再重復(fù)上面的步驟,先從后向前找,再從前向后找。
從j開始向前找,當j=5,符合條件,將a[5]挖出填到上一個坑中,a[3] = a[5]; i++;
從i開始向后找,當i=5時,由于i==j退出。
此時,i = j = 5,而a[5]剛好又是上次挖的坑,因此將X填入a[5]。
數(shù)組變?yōu)椋?br />

可以看出a[5]前面的數(shù)字都小于它,a[5]后面的數(shù)字都大于它。因此再對a[0…4]和a[6…9]這二個子區(qū)間重復(fù)上述步驟就可以了。
對挖坑填數(shù)進行總結(jié)
1.i =L; j = R; 將基準數(shù)挖出形成第一個坑a[i]。
2.j--由后向前找比它小的數(shù),找到后挖出此數(shù)填前一個坑a[i]中。
3.i++由前向后找比它大的數(shù),找到后也挖出此數(shù)填到前一個坑a[j]中。
4.再重復(fù)執(zhí)行2,3二步,直到i==j,將基準數(shù)填入a[i]中。

C#實現(xiàn)示例

namespace QuickSort
{
  public class QuickSortClass
  {
    public int Division(List<int> list, int left, int right)
    {
      //首先挑選一個基準元素
      int baseNum = list[left];
      while (left < right)
      {
        //從數(shù)組的右端開始向前找,一直找到比base小的數(shù)字為止(包括base同等數(shù))
        while (left < right && list[right] >= baseNum)
          right = right - 1;
        //最終找到了比baseNum小的元素,要做的事情就是此元素放到base的位置
        list[left] = list[right];
        //從數(shù)組的左端開始向后找,一直找到比base大的數(shù)字為止(包括base同等數(shù))
        while (left < right && list[left] <= baseNum)
          left = left + 1;
        //最終找到了比baseNum大的元素,要做的事情就是將此元素放到最后的位置
        list[right] = list[left];
      }
      //最后就是把baseNum放到該left的位置
      list[left] = baseNum;
      //最終,我們發(fā)現(xiàn)left位置的左側(cè)數(shù)值部分比left小,left位置右側(cè)數(shù)值比left大
//至此,我們完成了第一篇排序
      return left;
    }

    public void QuickSort(List<int> list, int left, int right)
    {
      //左下標一定小于右下標,否則就超越了
      if (left < right)
      {
        //對數(shù)組進行分割,取出下次分割的基準標號
        int i = Division(list, left, right);

        //對“基準標號“左側(cè)的一組數(shù)值進行遞歸的切割,以至于將這些數(shù)值完整的排序
        QuickSort(list, left, i - 1);

        //對“基準標號“右側(cè)的一組數(shù)值進行遞歸的切割,以至于將這些數(shù)值完整的排序
        QuickSort(list, i + 1, right);
      }
    }
  }
}

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