快速排序里的学问:霍尔快排的实现

霍尔快排的C语言实现
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专题的前一篇讲了快速排序的始祖——霍尔快排,那么这里就简单地实现一下霍尔快排。

补充说明下,快排的一个核心步骤是选取枢纽元,通常的做法是将第一个元素用作枢纽元,《算法导论》里的快排例子和Hoare快排都是这种枢纽元选择。先撇开效率不说,我们先看看Hoare快排的实现:

#include "stdio.h"
#include "math.h"
#include "stdlib.h"

int num = 10;

void PrintArray(int arr[])
{
    int i;
	for(i=0; i < num; ++i)
	{
	    printf("%d ", arr[i]);
	}
}

//一趟快排之后,以枢纽为分隔,左边的<=枢纽, 右边的>=枢纽
int Partition(int *arr, int beg, int end)
{
	int low = beg, high = end;
	//选定枢轴
	int sentinel = arr[beg];
	while(low < high)
	{
	    //printf("\n    定点取arr[%d]的值,设为 sentinel(%d)", low, sentinel );
	    //printf("\n    比sentinel(%d)大的都丢到右边", sentinel);
	    //比枢纽小的交换到低端
		while(low < high && arr[high]>=sentinel)
		{
            //printf("\n    arr[%d](%d) >= sentinel(%d)", high, arr[high], sentinel);
		    --high;
		    //printf(". high自减为%d, 此时 arr[high] 为 %d", high, arr[high]);
		}
		arr[low] = arr[high];
		//printf("\n    赋值-> arr[low](arr[%d]) = arr[high](arr[%d]) = %d", low, high, arr[low]);
		//printf("\n    比sentinel(%d)小的都丢到左边", sentinel);
		//比枢纽大的交换到高端
		while(low < high && arr[low]<=sentinel)
		{

		    //printf("\n    arr[%d](%d) <= sentinel(%d)", low, arr[low], sentinel);
		    ++low;
		    //printf(". low自增为%d, 此时 arr[low] 为 %d", low, arr[low]);
		}
		arr[high] = arr[low];
		//printf("\n    赋值-> arr[high](arr[%d]) = arr[low](arr[%d]) = %d", high, low, arr[high]);
	}
	arr[low] = sentinel;

	printf("\n排序过程:");
	PrintArray(arr);
	return low;
}

void QuickSort(int *arr, int beg, int end)
{
	if(beg < end)
	{
		int pivot = Partition(arr, beg, end);
		//分治思想,递归排序
		QuickSort(arr, beg, pivot-1);
		QuickSort(arr, pivot+1, end);
	}
}

int main()
{
    int i;
	int arr[10];

	srand(time(0));
    for(i=0; i < 10; i++)
    {
        arr[i] = rand()%100+1;
        //printf("%d ", rand()%100+1);
    }
    printf("初始数组:");
    PrintArray(arr);

	QuickSort(arr, 0, num-1);

	printf("\n最后结果:");
	PrintArray(arr);

	return 0;
}

程序运行结果为:

初始数组:80 16 97 6 12 92 31 52 54 89
排序过程: [ 54 16 52 6 12 31 ] 80 [ 92 97 89 ]
排序过程:[ 31 16 52 6 12 ] 54 [ 80 92 97 89 ]
排序过程:[ 12 16 6 ] 31 [ 52 54 80 92 97 89 ]
排序过程:[ 6 ] 12 [ 16 31 52 54 80 92 97 89 ])
排序过程:[ 6 12 16 31 52 54 80 89 ] 92 [ 97 ]
最后结果:6 12 16 31 52 54 80 89 92 97
Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.384 s
Press any key to continue.

排序的思路是,选定一个枢纽元,比枢纽元大的全部丢到右边,比枢纽元小的全部丢到左边,可以看看下图:

霍尔快排的思路清晰了吧?

前面提到了,《算法导论》里的快排例子和Hoare快排都是将第一个元素用作枢纽元的排序,当然也有其它选择法,后面会介绍到。

延伸阅读

此文章所在专题列表如下:

  1. 快速排序里的学问:从猜数字开始
  2. 快速排序里的学问:再看看称球问题
  3. 快速排序里的学问:信息熵
  4. 快速排序里的学问:快速排序的过程
  5. 快速排序里的学问:霍尔与快速排序
  6. 快速排序里的学问:霍尔快排的实现
  7. 快速排序里的学问:枢纽元选择与算法效率
  8. 快速排序里的学问:随机化快排

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