快速排序遇到的坑

每次寫快速排序都會(huì)遇到很多的坑,基本不會(huì)一次性寫對,以后每次寫一次免胃,都將遇到的坑記錄在此音五。

代碼如下:

template<class Iter>
void quick_sort(Iter begin, Iter end) {
    int sz = (int)distance(begin, end);
    if (sz < 2) return;
    
    //保存現(xiàn)場;
    Iter b = begin ;
    Iter e = end;
    
    int tmp = *begin;
    while (b < e) {
        while (*--e > tmp);
        while (b < e && *++b < tmp);
        if (b < e)
            iter_swap(b, e);
    }

    iter_swap(begin, e);
    quick_sort(begin, e);
    quick_sort(e + 1, end);
}

第一羔沙,等于的時(shí)候進(jìn)不進(jìn)行交換躺涝。
需要進(jìn)行交換,理由就是盡量使得被target被交換到數(shù)組的中央扼雏;
問題就出現(xiàn)了坚嗜,如何保證等于的時(shí)候,不會(huì)發(fā)生死循環(huán)诗充;

        while (*--e > tmp);      //這里沒有等號(hào)苍蔬;比較的時(shí)候先--了,就避免了重復(fù)元素蝴蜓;
        while (b < e && *++b < tmp);

第二碟绑,從頭遍歷還是從后遍歷。
從后遍歷茎匠,因?yàn)榈谝稽c(diǎn)等于的時(shí)候也要進(jìn)行交換格仲,所以向后遍歷最差情況也只是到第一個(gè)元素的時(shí)候停止,此時(shí)遍歷的過程中是不需要加上while(i < j)的判斷的诵冒;

        while (*--e > tmp);      //這里不需要檢驗(yàn)b < e凯肋;
        while (b < e && *++b < tmp);  //這里必須檢驗(yàn);

第三造烁,循環(huán)外與begin交換的是b否过,還是e午笛。
這里是e惭蟋,注意主要經(jīng)過while (b < e)循環(huán),e最后的位置一定保證是*begin最終的位置药磺。

每次都必須經(jīng)過這個(gè)循環(huán)告组,才能保證iter_swap(begin, e);的正確性癌佩,所以b要從begin開始木缝,e要從end開始,而不是分別從begin+1围辙,end - 1開始我碟,會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)元素的時(shí)候,沒有經(jīng)過while循環(huán)就直接進(jìn)行與*begin的交換姚建,導(dǎo)致錯(cuò)誤矫俺。

第四,可以將第三個(gè)while的b < e也去掉不。
可以厘托,只要保證target(*begin)元素是中間值就好了友雳,將中間元素,最后的元素和第一個(gè)元素這三個(gè)值重新分配一下順序铅匹,使得其按中間值押赊,最小值,最大值的順序重新排列包斑,這樣就可以保證左右都可以不用檢驗(yàn)了流礁;

此時(shí)也可以從開頭來遍歷,但是最終位置舰始,就是后遍歷的那一個(gè)崇棠。

template<class Iter>
void median(Iter a, Iter b, Iter c) {
    typedef typename Iter::value_type T;
    if (b == c) {
        if (*a > *b) std::swap(*a, *b);
        return;
    }
    T max_element = std::max(std::max(*a, *b), *c);
    T min_element = std::min(std::min(*a, *b), *c);
    T mid = *a + *b + *c - max_element - min_element;
    std::swap(*a, mid);
    std::swap(*b, min_element);
    std::swap(*c, max_element);
}

template<class Iter>
void quick_sort3(Iter it1, Iter it2) {
    auto size = std::distance(it1, it2);
    if (size <= 1) return;
    
    median(it1, std::next(it1, size / 2), std::prev(it2));
    
    Iter begin = it1;
    Iter end = it2;
    while (begin < end) {
        while (*++begin < *it1);
        while (*--end > *it1);      //因?yàn)楹蟊闅v且沒有檢驗(yàn),所以end是最后的值丸卷。
        if (begin < end) std::iter_swap(begin, end);
    }
    
    std::swap(*it1, *end);          //*it只會(huì)在這里改變枕稀,所以無需使用臨時(shí)值;
    quick_sort3(it1, end);
    quick_sort3(std::next(end), it2);
}

第五谜嫉,考慮比較函數(shù)的話萎坷,如何使用cmp的問題;
stl中的存在比較函數(shù)的sort函數(shù)與不存在比較函數(shù)的sort函數(shù)是重載的關(guān)系沐兰,不是使用默認(rèn)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)的哆档;(感覺模板的默認(rèn)參數(shù)十分不靠譜,好像不能有默認(rèn)參數(shù)住闯,模板類可以有瓜浸,但是模板函數(shù)的默認(rèn)參數(shù)不可以)
問題在cmp默認(rèn)是less<T>,兩個(gè)參數(shù)t1,t2比原,只有t1 < t2時(shí)才返回true插佛,所以要考慮等于的時(shí)候,可以使用如下方法轉(zhuǎn)化量窘,先寫出<號(hào)的版本雇寇,如果是大于號(hào),就將兩個(gè)變量轉(zhuǎn)換一下位置蚌铜。最后锨侯,直接將<替換為cmp函數(shù)即可。

        while (*--e > tmp);
        while (b < e && *++b < tmp);

轉(zhuǎn)換一下:

        while (tmp < *--e);
        while (b < e && *++b < tmp);

然后進(jìn)行替換:

        while (cmp(tmp, *--e));
        while (b < e && cmp(*++b, tmp));
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