快速排序算法C＋＋实现

//quick sort//STL中也有现成的快速排序算法，内部实现采用了以下技巧//1）枢轴的选择采取三数取中的方式//2）后半段采取循环的方式实现//3）快速排序与插入排序结合#include<vector>#include<iostream>#include<algorithm>using namespace std;//这一版本是最简单实现版本，对于快速排序的优化主要有以下几个方面：//1）枢轴的选择，若枢轴选取不全适，比如，若每次递归时，两个子区间中的一个为空，则快速排序将退化为冒泡排序//关于枢轴的选择有多种：取最后一个元素、取第一个元素、三数取中、九数取中、随机值等//2）另一方面是对迭代过程的优化，减少交换次数，减少递归深度等；template<class type>int partion1(vector<type>& vec,int start,int end){//快速排序的核心部分//取最后一个作为枢轴和第一个作为枢轴程序类似，以下是取最后一个元素作为枢轴int key=vec[end];int fast,slow;fast=slow=start;//用两个指针的移动实现for(;fast<end;++fast){if(vec[fast]<key){if(fast!=slow){int tmp=vec[slow];vec[slow]=vec[fast];vec[fast]=tmp;}slow++;}}int tmp=vec[slow];vec[slow]=vec[end];vec[end]=tmp;return slow;}//三数取中template<class type>int midNumber(type a,type b,type c){int big1=max(a,b);int big2=max(a,c);int big3=max(b,c);return min(big1,min(big2,big3));}template<class type>int partion2(vector<type>& vec,int start,int end){//3数取中和9数取中的方式，保证了一定随机性，以下是3数取中的方式int key=midNumber(vec[start],vec[(start+end)/2],vec[end]);int midNumPos=0;if(key==vec[start])midNumPos=start;else if(key==vec[end])midNumPos=end;elsemidNumPos=(start+end)/2;vec[midNumPos]=vec[end];vec[end]=key;//现在采用一种和上一种方案不同的交换方式while(start<end){//枢轴的位置一直在改变while(start<end && vec[start]<=key)start++;int tmp=vec[start];vec[start]=vec[end];vec[end]=tmp;while(start<end && vec[end]>=key)end--;tmp=vec[start];vec[start]=vec[end];vec[end]=tmp;}return start;}template<class type>int partion3(vector<type>& vec,int start,int end){//取随机数的方法int keyNumPos=start+rand()%(end-start);int tmp=vec[keyNumPos];vec[keyNumPos]=vec[end];vec[end]=tmp;int key=vec[end];while(start<end){//枢轴的位置一直在改变while(start<end && vec[start]<=key)start++;tmp=vec[start];vec[start]=vec[end];vec[end]=tmp;while(start<end && vec[end]>=key)end--;tmp=vec[start];vec[start]=vec[end];vec[end]=tmp;}return start;}//以上是三种对枢轴的优化方法，无非就是避免快速排序恶化//以下是避免不必要的交换过程template<class type>int partion4(vector<type>& vec,int start,int end){//取随机数的方法int keyNumPos=start+rand()%(end-start);int tmp=vec[keyNumPos];vec[keyNumPos]=vec[end];vec[end]=tmp;int key=vec[end];while(start<end){//观察可知，交换的过程中，总有一个数是key，所以当需要赋key值时可以直接跳过，于是可以减少赋值操作while(start<end && vec[start]<=key)start++;vec[end]=vec[start];//end以start覆盖while(start<end && vec[end]>=key)end--;vec[start]=vec[end];//start以end覆盖}vec[start]=key;return start;}template<class type>void qSort1(vector<type>& vec,int start,int end){if(start>=end)return;int index=partion4(vec,start,end);//keyqSort1(vec,start,index-1);qSort1(vec,index+1,end);}//递归过程需要出栈入栈，成本较高，而且可能栈溢出，如果可能的话最好以循环方式代替递归template<class type>void qSort2(vector<type>& vec,int start,int end){if(start>=end)return;int index;//keywhile(start<end){//后半段的递归过程以循环代替，相当于减小了递归深度index=partion4(vec,start,end);//keyqSort2(vec,start,index-1);start=index+1;}}//当处理的数据量比较小时，插入排序的成本可能比快速排序成本更低，所以考虑在数据量较小时采用插入排序/*template<class type>void qSort3(vector<type>& vec,int start,int end){if(start>=end)return;int index;//keyif(end-start>VALUE){while(start<end){//后半段的递归过程以循环代替，相当于减小了递归深度index=partion4(vec,start,end);//keyqSort3(vec,start,index-1);start=index+1;}}else{insertSort(vec,start,end);}}*/template<class type>void quickSort(vector<type>& vec){int length=vec.size();qSort2(vec,0,length-1);}int main(){int a[10]={1,5,9,0,6,3,2,7,8,4};vector<int> vec(a,a+10);quickSort(vec);for(int i=0;i<vec.size();++i)cout<<vec[i]<<"  ";cout<<endl;return 0;}