前言

C语言数据结构快速排序的非递归、归并排序、归并排序的非递归等的介绍

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一、快速排序非递归

快速排序非递归的定义

• 快速排序非递归，需要使用栈来实现。
• 将左右下标分别push到栈中。
• 在栈为空之前，循环获取区间的中间值下标并同时将左右区间排序。
• 判断若中间值下标（keyi） + 1小于end，则将此区间push到栈中。
• 若begin 小于 中间值下标（keyi），则将此区间push到栈中。
• 循环直到栈为空。

int PartSort3(int* a, int left, int right)
{
	int keyi = left;

	int prev = left;
	int cur = left + 1;


	while (cur <= right)
	{
		/*if (a[cur] < key)
		{
			prev++;
			Swap(&a[cur], &a[prev]);
		}
		cur++;*/

		if (a[cur] < a[keyi] && ++prev != cur)
			Swap(&a[cur], &a[prev]);
		cur++;
	}
	Swap(&a[prev], &a[keyi]);

	return prev;
}

// 快速排序非递归
void QuickSortNonR(int* a, int left, int right)
{
	int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * (right - left + 1));
	ST st;
	STInit(&st);

	STPush(&st, right);
	STPush(&st, left);

	while (!STEmpty(&st))
	{
		int begin = STTop(&st);
		STPop(&st);
		int end = STTop(&st);
		STPop(&st);

		int keyi = PartSort3(a, begin, end);

		if (keyi + 1 < end)
		{
			STPush(&st, end);
			STPush(&st, keyi - 1);
		}

		if (begin < keyi - 1)
		{
			STPush(&st, keyi - 1);
			STPush(&st, begin);
		}
	}
	
	STDestroy(&st);
}

• 其中PartSort3函数是快速排序快慢指针的单趟排序。

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快速排序非递归测试

void TestQuickSortNonR()
{
	int a[] = { 9, 7, 6 ,4 ,8 ,3 ,5 ,1 ,2, 0 };

	PrintArray(a, sizeof(a) / sizeof(a[0]));

	QuickSortNonR(a, 0, sizeof(a) / sizeof(a[0]) - 1);

	PrintArray(a, sizeof(a) / sizeof(a[0]));
}

效果如下：

二、归并排序

归并排序定义

• 直接将区间拆分成左右区间。
• 左右区间分别递归直到单个数字，并在返回后归并左右区间到一个临时的数组中。
• 然后将临时数组中的数字memcpy拷贝到原数组中。

// 归并排序
void _MergeSort(int* a, int left, int right, int* tmp)
{
	if (left >= right)
		return;
	int midi = left + (right - left) / 2;

	int begin1 = left, end1 = midi;
	int begin2 = midi + 1, end2 = right;


	_MergeSort(a, begin1, end1, tmp);
	_MergeSort(a, begin2, end2, tmp);

	int i = left;
	while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2)
	{
		if (a[begin1] < a[begin2])
		{
			tmp[i++] = a[begin1++];
		}
		else
		{
			tmp[i++] = a[begin2++];
		}
	}

	while (begin1 <= end1)
	{
		tmp[i++] = a[begin1++];
	}

	while (begin2 <= end2)
	{
		tmp[i++] = a[begin2++];
	}

	memcpy(a + left, tmp + left, sizeof(int) * (right - left + 1));

}



void MergeSort(int* a, int n)
{
	int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
	if (tmp == NULL)
	{
		perror("MergeSort malloc");
		return;
	}


	int left = 0;
	int right = n - 1;

	_MergeSort(a, left, right, tmp);


	free(tmp);
}

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归并排序测试

void TestMergeSort()
{
	int a[] = { 9, 7, 6 , 6, 4,4 ,8 ,3 ,5 ,1 ,2, 0, 5 };

	PrintArray(a, sizeof(a) / sizeof(a[0]));

	MergeSort(a, sizeof(a) / sizeof(a[0]));

	PrintArray(a, sizeof(a) / sizeof(a[0]));
}

效果如下：

五、归并排序非递归

归并排序非递归定义

• 归并一部分拷贝一部分

void MergeSortNonR(int* a, int n)
{
	int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
	int gap = 1;
	while (gap < n)
	{
		int i = 0;
		for (i = 0; i < n; i += 2 * gap)
		{

			int begin1 = i, end1 = i + gap - 1;
			int begin2 = i + gap, end2 = i + 2 * gap - 1;

			if (end1 >= n || begin2 >= n)
			{
				break;
			}
			if (end2 >= n)
			{
				end2 = n - 1;
			}
			int j = i;

			while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2)
			{
				if (a[begin1] < a[begin2])
				{
					tmp[j++] = a[begin1++];
				}
				else
				{
					tmp[j++] = a[begin2++];
				}
			}

			while (begin1 <= end1)
			{
				tmp[j++] = a[begin1++];
			}

			while (begin2 <= end2)
			{
				tmp[j++] = a[begin2++];
			}

			memcpy(a + i, tmp + i, sizeof(int) * (end2 - i + 1));
		}
		gap *= 2;
	}
	


	free(tmp);
	tmp = NULL;
}

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归并排序非递归测试

void TestMergeSortNonR()
{
	int a[] = { 9, 7, 6 , 6, 4,4 ,8 ,3 ,5 ,1 ,2, 0, 5 };

	PrintArray(a, sizeof(a) / sizeof(a[0]));

	MergeSortNonR(a, sizeof(a) / sizeof(a[0]));

	PrintArray(a, sizeof(a) / sizeof(a[0]));
}

效果如下：

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总结

C语言数据结构快速排序的非递归、归并排序、归并排序的非递归等的介绍