快排补充（挖坑法，lomuto前后指针，非递归法）

news2024/9/23 21:30:15

挖坑法

挖坑法方法分析

创建左右指针。⾸先从右向左找出⽐基准⼩的数据，找到后⽴即放⼊左边坑中，当前位置变为新的"坑"，然后从左向右找出⽐基准⼤的数据，找到后⽴即放⼊右边坑中，当前位置变为新的"坑"，结束循环后将最开始存储的分界值放⼊当前的"坑"中，返回当前"坑"下标（即分界值下标）。注意这里用的是lift<right此处的和快排的有区别，具体的情况需要根据实际情况进行区分。

源代码

int _QuickSort(int* arr, int left, int right)
{
	int hole = left;
	int base = arr[hole];
	while (left < right)
	{
		while (left < right && arr[right] > base)
		{
			right--;
		}
		arr[hole]=arr[right];
		hole = right;
		while (left < right && arr[left] < base)
		{
			left++;
		}
		arr[hole] = arr[left];
		hole = left;
	}
	//此时已经不满足，left<=right这时候把hole和关键值进行置换
	arr[hole] = base;
	return hole;
}

lomuto前后指针

创建前后指针，从左往右找⽐基准值⼩的进⾏交换，使得⼩的都排在基准值的左边。

前后指针方法分析

思路：定义两个变量prev和cru这两个指针，用cur指向的位置与key的值进行对比，具体具有以下两者情况。

若arr[cru]<arr[key]，pre向后移动，并把pre所指向的值与cru的值进行交换。

若arr[cru]>=arr[key]，cru向继续后移动，当小于时再进行pre的后移动，并把pre所指向的值与cru的值进行交换。

前后指针方法的缺点

arr[cur]<arr[base]？

arr[cur]<=arr[base]？

在这这两种情况下我们可以看出不论是小于等于还是小于，其实都会分成不均匀的两部分，这样会使后面递归调用的时间复杂较差。遇见相同元素的序列时使用前后指针效果较差，但是总体来说先后指针的思路和代码还是很好用的。

源代码

int _QuickSort(int* arr, int left, int right)
{
	int base = left;
	int prev = left;
	int cur = left + 1;
	while (cur<=right)
	{
		if( arr[cur]<arr[base]&& (++prev)!=cur)
		{
			swap(&arr[prev], &arr[cur]);
		}
		cur++;
	}
	swap(&arr[base], &arr[prev]);
	return prev;
}

非递归法

非递归法方法分析

找关键值的方法并未改变，可以使用（hoare，挖坑法，快慢指针）这三种方法。
根据基准值划分左右区间，左区间：[begin,keyi-1]，右区间：[keyi+1,end]。两个注意点当区间的左侧大于右侧，或者左右两侧是一个相同的树就不在入栈了。
借助栈使用栈的循环模拟实现递归的功能。这里要注意入栈是先进后出，所以先right再入left。
循环到栈为空为止。

非递归的优点

避免栈溢出：递归调用函数可能会导致栈溢出，特别是在处理大规模数据时。使用非递归的方式可以避免这种情况的发生。
更容易实现：非递归的快速排序实现相对简单，不需要考虑递归调用的细节，也不需要处理递归栈的问题。
更容易优化：非递归的快速排序可以更容易地进行优化，例如使用迭代代替递归、使用栈来存储待处理的子数组等。

源代码

void swap(int* n, int* m)
{
	int temp = *n;
	*n = *m;
	*m = temp;
}
void QuickSortNonR(int* arr, int left, int right)
{
	ST st;
	StInit(&st);
	StPush(&st, right);
	StPush(&st, left);

	while (!StEmpty(&st))
	{
		//取栈顶元素---取两次
		int begin = StTop(&st);
		StPop(&st);

		int end = StTop(&st);
		StPop(&st);
		//[begin,end]---找基准值

		int prev = begin;
		int cur = begin + 1;
		int keyi = begin;

		while (cur <= end)
		{
			if (arr[cur] < arr[keyi] && ++prev != cur)
			{
				swap(&arr[cur], &arr[prev]);
			}
			cur++;
		}
		swap(&arr[keyi], &arr[prev]);

		keyi = prev;
		//根据基准值划分左右区间
		//左区间：[begin,keyi-1]
		//右区间：[keyi+1,end]
		//当左边大于右边或者值相同不入栈
		if (keyi + 1 < end)
		{
			StPush(&st, end);
			StPush(&st, keyi + 1);
		}
		if (keyi - 1 > begin)
		{
			StPush(&st, keyi - 1);
			StPush(&st, begin);
		}
	}

	StDestory(&st);
}