1.快速排序
快速排序每趟選擇一個基準元素延欠,用基準元素將序列劃分成兩部分陌兑,所有比基準值小的元素擺放在基準前面,所有比基準值大的元素擺在基準后面由捎,這一趟過程稱為分區(qū)(partition)操作兔综。每一趟分區(qū)操作的目的就是把這趟的基準元素擺到最終位置。
遞歸地對基準元素左邊的序列和右邊的序列分別調(diào)用分區(qū)操作,則當序列的大小是零或者一時整個序列排序完成软驰,采用的是“分治”的策略涧窒。
思路總結:
(1)先從序列中取出一個數(shù)作為基準數(shù)。
(2)分區(qū)過程:將比基準數(shù)大的數(shù)全部放到它的右邊锭亏,小于或等于它的數(shù)全部放到它的左邊纠吴。
(3)對左右序列重復步驟(2),直到各序列數(shù)只有一個或零個
為了便于大家理解“分區(qū)”操作慧瘤,將快排寫成兩個函數(shù)戴已,大家也可以合成一個函數(shù)寫,參考代碼如下:
//分區(qū)操作
public int partition(int a[],int left,int right){
int l = left,r = right,key = a[left];
if(left<right){
while(l<r){//結束條件為左指針與右指針匯合
while(l<r&&key<=a[r]){//從右向左遍歷數(shù)組锅减,找到第一個小于key的值
r--;
}
if(l<r){//右邊小于key的值與key的位置互換
a[l++] = a[r];
}
//左右方向互換
while(l<r&&key>a[l]){//從左向右遍歷糖儡,找到第一個大于key的值
l++;
}
if(l<r){//左邊大于key的值與key互換
a[r--] = a[l];
}
}
a[l] = key;//key放到數(shù)組最終位置
}
return l;
}
上面的分區(qū)操作的代碼可以簡單概括為“挖坑填數(shù)”,即每次partiton將序列最左邊的數(shù)選為基準元素key怔匣,將key挖出握联,從右向左開始遍歷,讓序列中的數(shù)與基準元素key值進行比較每瞒,若右邊有比基準值小的數(shù)金闽,則將該數(shù)“挖”出來,“填”入坑中独泞,被挖的數(shù)成為新的坑呐矾,每“挖、填”一次數(shù)懦砂,改變一次序列的遍歷方向蜒犯,直到序列遍歷完成為止,將key(基準元素)填入最終結束的位置荞膘,也就確定了基準元素最終在序列中的位置罚随。
//遞歸調(diào)用
public void quickSort(int a[],int left,int right){
if(left<right){
int t = partition(a, left, right);
quickSort(a, left, t-1);//左邊的數(shù)組快排
quickSort(a, t+1, right);//右邊的數(shù)組快排
}
}
排序過程如下所示:
初始狀態(tài): a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5]
初始值: 5 ∮鹱省6 √云小4 3 ⊥郎1 〕备摹2
第一趟排序過程:key = 5 a[0]為初始坑所在位置(用[ ]標識坑的位置)
[5] 「古6 』阍凇4 3 ≡啻稹1 2 (右->左糕殉,l=0,r=5亩鬼,a[r]小于key)
2 6 “⒌4 ■ǚ妗3 1 ∠劢唷[2] (交換玷过,a[5]值填坑,a[5]變新坑)
》倮取2 6 ∫逼ァ4 3 ∨匚痢1 〗腊[2] (左->右,l=1,r=5袒餐,a[l]大于key)
》捎肌2 [6] 【难邸4 ∥蚤堋3 1 6 (交換焰宣,a[1]值填坑霉囚,a[1]變新坑)
2 ∝盎[6] ∮蕖4 3 1 ∩了簟6 (右->左盅粪,l=1,r=4,a[r]小于key)
∏睦佟2 ∑惫恕1 4 》鳌3 〉旖尽[1] 6 (交換番刊,a[4]值填坑含鳞,a[4]變新坑)
2 ∧焓唷1 4 ∶裆埂3 [1] 〕荨6 (左->右潜必,l=2,r=4)
2 ∥值1 〈殴觥4 3 [1] ∠怼6 (左->右垂攘,l=3,r=4)
2 ∮偃小1 ∩顾4 3 ∫菁帧[5] ≡山觥6 (l=r=4,key填a[l])
2 ÷燎帧1 ∽粕恕4 3 5 ∵湎省6 (找到5的最終位置)
第二趟: 『摹1 2 4 ∨北3 5 6∮敝丁(找到2的最終位置)
第三趟: 1 ÷「摇2 》⒚蟆3 4 5 6 (找到4的最終位置)
2.歸并排序
歸并排序先遞歸分解序列拂蝎,一分為二進行分組穴墅,直到分解到分組只有一個元素為止,認為其有序温自,再將有序分組兩兩合并玄货,最后使整個序列有序。(歸并可以簡單理解為:遞歸分解+兩兩合并)
將兩個有序序列合并的思路:
(1)比較兩個序列中第一個數(shù)悼泌,取出較小者松捉,對應取數(shù)序列取數(shù)位置后移一位,即下一個數(shù)變?yōu)榈谝粋€數(shù)馆里。
(2)重復步驟(3)隘世,如果有序列值全部取完可柿,那直接將另一個序列的數(shù)據(jù)依次取出即可
(3)取出的數(shù)依次存入一個新的序列,這個新的序列即為這兩個有序序列合并而成的新的有序序列
分解的實現(xiàn)比較簡單丙者,通過改變傳入數(shù)組下標复斥,直接遞歸調(diào)用即可,為了便于大家理解歸并排序中遞歸與合并的概念械媒,將歸并寫成兩個函數(shù)目锭,參考代碼如下:
//遞歸分解操作
public void mergeSort(int a[],int begin,int end){//傳入的begin、end均為待排序數(shù)組的下標值
if(begin<end){
int mid = (begin+end)/2;
mergeSort(a, begin, mid);
mergeSort(a, mid+1, end);
merge(a, begin, end);
}
}
對于數(shù)組進行分解纷捞,例如若某個數(shù)組長度為8痢虹,下標為0~7,則mid = (0+7)/2=3主儡,可將數(shù)組分成兩個子數(shù)組:下標為[03]的數(shù)組和下標為[47]的數(shù)組奖唯。而對于下標[03]的數(shù)組,其mid=(0+3)/2=1缀辩,又可將其分為下標為[01]的數(shù)組和下標為[2~3]的數(shù)組臭埋。依此類推,直到分解成的數(shù)組只有一個元素為止臀玄,認為其有序瓢阴。
//合并操作
public void merge(int a[],int begin,int end){
int mid = (begin + end)/2;//將傳進來原數(shù)組對應下標的子數(shù)組根據(jù)mid分解
int i = begin, j = mid + 1; //分解成兩個數(shù)組:[begin~mid]、[mid+1~end]
int k = 0;
int temp[] = new int[end+1];//申請額外空間來暫存排序后的新的有序數(shù)組
while (i <= mid && j <= end) //依次比較分解后兩個數(shù)組內(nèi)的數(shù)健无,直至其中一個數(shù)組到末尾
{
if (a[i] <= a[j]) //將較小值放入臨時數(shù)組的前面
temp[k++] = a[i++];
else
temp[k++] = a[j++];
}
while (i <= mid) //若數(shù)組[begin~mid]中還有數(shù)沒取完荣恐,則將未取完的數(shù)全部追加到臨時數(shù)組后面
temp[k++] = a[i++];
while (j <= end) //若數(shù)組[mid+1~end]中還有數(shù)沒取完,則將未取完的數(shù)全部追加到臨時數(shù)組后面
temp[k++] = a[j++];
for (i = 0; i < k; i++)
a[begin+i] = temp[i]; //將合并后有序的臨時數(shù)組中的數(shù)依次賦值到原來待合并的數(shù)組累贤,完成該次合并
}
排序過程如下所示:
初始狀態(tài):a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5] a[6] a[7]
初始值:〉隆6 5 【矢唷3 ∨鸨弧1 8 ∩酢7 ∪铝颉2 4
6 5 ∈加恪3 ∽械А1 8 ∫角濉7 ∑鹉骸2 4(0~1合并)
』崂印5 「号场6 3 1 ⊥厕唷8 7 ≈嚼鳌2 ”好4(2~3合并)
5 6 1 3 8 〔须纭7 2 ∑兜肌4(0~3合并)
∨酌ā1 3 『⒌啤5 」虢稹6 8 7 2 》宓怠4(4~5合并)
“芷ァ1 3 〖パ病5 ∠颇丁6 7 』肚辍8 2 4(6~7合并)
〔酃鳌1 3 √俊5 ×镀摺6 7 8 2 4(4~7合并)
1 3 5 6 2 4 7 8(0~7合并)
1 〔汲帧2 ⊥阕尽3 4 √馀5 “锤怠6 7 ≤轿8(排序結果)