C#编程之经典算法——排序（三）

快速排序（Quicksort）

     

      快速排序是对冒泡排序的一种改进。由C. A. R. Hoare在1962年提出。它的基本思想是：通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小，然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。

      设要排序的数组是A[0]……A[N-1]，首先任意选取一个数据（通常选用第一个数据）作为关键数据，然后将所有比它小的数都放到它前面，所有比它大的数都放到它后面，这个过程称为一趟快速排序。值得注意的是，快速排序不是一种稳定的排序算法，也就是说，多个相同的值的相对位置也许会在算法结束时产生变动。

　　一趟快速排序的算法是：

　　1）设置两个变量I、J，排序开始的时候：I=0，J=N-1；

　　2）以第一个数组元素作为关键数据，赋值给key，即 key=A[0]；

　　3）从J开始向前搜索，即由后开始向前搜索（J=J-1），找到第一个小于key的值A[J]，并与A[I]交换；

　　4）从I开始向后搜索，即由前开始向后搜索（I=I+1），找到第一个大于key的A[I]，与A[J]交换；

　　5）重复第3、4、5步，直到 I=J； (3,4步是在程序中没找到时候j=j-1，i=i+1，直至找到为止。找到并交换的时候i， j指针位置不变。另外当i=j这过程一定正好是i+或j-完成的最后另循环结束)

　　例如：待排序的数组A的值分别是：（初始关键数据：X=49） 注意关键X永远不变，永远是和X进行比较，无论在什么位子，最后的目的就是把X放在中间，小的放前面大的放后面。

　　A[0] 、 A[1]、 A[2]、 A[3]、 A[4]、 A[5]、 A[6]：

　　49 38 65 97 76 13 27

　　进行第一次交换后： 27 38 65 97 76 13 49

　　( 按照算法的第三步从后面开始找)

　　进行第二次交换后： 27 38 49 97 76 13 65

　　( 按照算法的第四步从前面开始找>X的值，65>49,两者交换，此时：I=3 )

　　进行第三次交换后： 27 38 13 97 76 49 65

　　( 按照算法的第五步将又一次执行算法的第三步从后开始找

　　进行第四次交换后： 27 38 13 49 76 97 65

　　( 按照算法的第四步从前面开始找大于X的值，97>49,两者交换，此时：I=4,J=6 )

　　此时再执行第三步的时候就发现I=J，从而结束一趟快速排序，那么经过一趟快速排序之后的结果是：27 38 13 49 76 97 65，即所以大于49的数全部在49的后面，所以小于49的数全部在49的前面。

　　快速排序就是递归调用此过程——在以49为中点分割这个数据序列，分别对前面一部分和后面一部分进行类似的快速排序，从而完成全部数据序列的快速排序，最后把此数据序列变成一个有序的序列，根据这种思想对于上述数组A的快速排序的全过程如图6所示：

　　初始状态 {49 38 65 97 76 13 27}

　　进行一次快速排序之后划分为 {27 38 13} 49 {76 97 65}

　　分别对前后两部分进行快速排序 {27 38 13} 经第三步和第四步交换后变成 {13 27 38} 完成排序。

　　{76 97 65} 经第三步和第四步交换后变成 {65 76 97} 完成排序。

 

快速排序示例

/// <summary> /// 快速排序 /// </summary> /// <param name="arr">需要排序的序列</param> /// <param name="start">序列中需要排序的起始位置</param> /// <param name="end">序列中需要排序的结束位置</param> void Quicksort(int[] arr, int start, int end) { if (end <= start) return; int key = arr[start]; //选择起始值为参照数 int i = start; //左 int j = end; //右 while (i < j) { while (i < j && arr[j] >= key) { j--;//不小于分界值的留在右边，遇到小于的停止 } arr[i] = arr[j]; count++; while (i < j && arr[i] <= key) { i++;//小于分界值的留在左边，遇到不小于的停止 } arr[j] = arr[i]; count++; } arr[j] = key; //递归 Quicksort(arr, start, i - 1); Quicksort(arr, i + 1 , end); }