算法竞赛——快速排序

快速排序算法和归并排序算法都可以用分治法的思想来解决，其区别是归并排序是等份左右划分，而快速排序则是按标兵进行划分，也不需要合并。

分治三步骤

划分问题：按标兵元素，将序列分成左右两部分，左边序列全小于等于标兵元素，右边序列全大于等于标兵元素。

递归求解：把左右两部分分别排序。

合并问题：不用合并，因为容器内元素已然有序。

算法实现

// 快速排序算法void qSort(int *a, int lef, int righ) {    // 递归边界    if(lef > righ) {        return;    }    // 取标兵值    int centerV = a[lef + (righ - lef) / 2];    // 大于标兵值的元素放在标兵值右边    // 小于标兵值的元素放在标兵值左边    int i = lef;    int j = righ;    while(i <= j) {        // 从左往右扫描到大于标兵值的元素        for(; i <= j; i++) {            if(a[i] >= centerV) {                break;            }        }        // 从右往左扫描到小于标兵值的元素        for(; j >= i; j--) {            if(a[j] <= centerV) {                break;            }        }        // 退出条件        if(i > j) {            break;        }        // 交换        swap(a[i], a[j]);        i++;        j--;    }    // 递归求解左半    qSort(a, lef, j);    // 递归求解右半    qSort(a, i, righ);}

测试主程序

#include <iostream>#include <algorithm>#include <ctime>#include <fstream>using namespace std;// 快速排序算法void qSort(int *a, int lef, int righ) {    // 递归边界    if(lef > righ) {        return;    }    // 取标兵值    int centerV = a[lef + (righ - lef) / 2];    // 大于标兵值的元素放在标兵值右边    // 小于标兵值的元素放在标兵值左边    int i = lef;    int j = righ;    while(i <= j) {        // 从左往右扫描到大于标兵值的元素        for(; i <= j; i++) {            if(a[i] >= centerV) {                break;            }        }        // 从右往左扫描到小于标兵值的元素        for(; j >= i; j--) {            if(a[j] <= centerV) {                break;            }        }        // 退出条件        if(i > j) {            break;        }        // 交换        swap(a[i], a[j]);        i++;        j--;    }    // 递归求解左半    qSort(a, lef, j);    // 递归求解右半    qSort(a, i, righ);}void quickSort(int *a, int n) {    qSort(a, 0, n - 1);}// 生成指定范围的随机数int random(int m, int n) {    int pos, dis;    if(m == n) {        return m;    } else if(m > n) {        pos = n;        dis = m - n + 1;        return rand() % dis + pos;    } else {        pos = m;        dis = n - m + 1;        return rand() % dis + pos;    }}// 产生随机序列void makeRandomSequences(int m, int n, int num) {    ofstream filerandom("quicksort.in");    // 根据时间产生相应的种子值    srand((int)time(NULL));    for(int i = 0; i < num; i++) {        filerandom << random(m, n) << " ";        // 数据量逢十换行        if(!((i + 1) % 10)) {            filerandom << endl;        }    }    filerandom.close();}int main() {//    // 测试数据(小量)//    int a[] = {321, 3, -3, 5, 5, 3, 5435, -11, 3423, 4432, -4421, 34432};//    int n =12;//    cout << "排序之前：";//    for(int i = 0; i < n; i++) {//        cout << a[i] << " ";//    }//    cout << endl;////    quickSort(a, n);////    cout << "排序之后：";//    for(int i = 0; i < n; i++) {//        cout << a[i] << " ";//    }//    cout << endl;    // 产生随机序列    // makeRandomSequences(-10000, 10000, 100000);    int a[200000];    int n = 0;    ifstream fileInSeq("quicksort.in");    // 打开失败    if(!fileInSeq.is_open()) {        cout << "Error opening file" << endl;        return -1;    }    // 赋值处理    while(!fileInSeq.eof()) {        fileInSeq >> a[n++];    }    fileInSeq.close();    n--;    quickSort(a, n);    ofstream fileOutSeq("quicksort.out");    for(int i = 0; i < n; i++) {        fileOutSeq << a[i] << " ";        if(!((i + 1) % 10)) {            fileOutSeq << endl;        }    }    return 0;}