逐步讲解快速排序算法及C#版的实现示例

学习笔记07/12C#

算法思想
快速排序是C.R.A.Hoare于1962年提出的一种划分交换排序。它采用了一种分治的策略,通常称其为分治法(Divide-and-ConquerMethod)。
该方法的基本思想是:
1.先从数列中取出一个数作为基准数。
2.分区过程,将比这个数大的数全放到它的右边,小于或等于它的数全放到它的左边。
3.再对左右区间重复第二步,直到各区间只有一个数。
虽然快速排序称为分治法,但分治法这三个字显然无法很好的概括快速排序的全部步骤。因此我的对快速排序作了进一步的说明:挖坑填数+分治法:
先来看实例吧,定义下面再给出(最好能用自己的话来总结定义,这样对实现代码会有帮助)。
以一个数组作为示例,取区间第一个数为基准数


初始时,i = 0;  j = 9;   X = a[i] = 72
由于已经将a[0]中的数保存到X中,可以理解成在数组a[0]上挖了个坑,可以将其它数据填充到这来。
从j开始向前找一个比X小或等于X的数。当j=8,符合条件,将a[8]挖出再填到上一个坑a[0]中。a[0]=a[8]; i++;  这样一个坑a[0]就被搞定了,但又形成了一个新坑a[8],这怎么办了?简单,再找数字来填a[8]这个坑。这次从i开始向后找一个大于X的数,当i=3,符合条件,将a[3]挖出再填到上一个坑中a[8]=a[3]; j--;
数组变为:


i = 3;   j = 7;   X=72
再重复上面的步骤,先从后向前找,再从前向后找。
从j开始向前找,当j=5,符合条件,将a[5]挖出填到上一个坑中,a[3] = a[5]; i++;
从i开始向后找,当i=5时,由于i==j退出。
此时,i = j = 5,而a[5]刚好又是上次挖的坑,因此将X填入a[5]。
数组变为:


可以看出a[5]前面的数字都小于它,a[5]后面的数字都大于它。因此再对a[0…4]和a[6…9]这二个子区间重复上述步骤就可以了。
对挖坑填数进行总结
1.i =L; j = R; 将基准数挖出形成第一个坑a[i]。
2.j--由后向前找比它小的数,找到后挖出此数填前一个坑a[i]中。
3.i++由前向后找比它大的数,找到后也挖出此数填到前一个坑a[j]中。
4.再重复执行2,3二步,直到i==j,将基准数填入a[i]中。

C#实现示例

namespace QuickSort
{
  public class QuickSortClass
  {
    public int Division(List<int> list, int left, int right)
    {
      //首先挑选一个基准元素
      int baseNum = list[left];
      while (left < right)
      {
        //从数组的右端开始向前找,一直找到比base小的数字为止(包括base同等数)
        while (left < right && list[right] >= baseNum)
          right = right - 1;
        //最终找到了比baseNum小的元素,要做的事情就是此元素放到base的位置
        list[left] = list[right];
        //从数组的左端开始向后找,一直找到比base大的数字为止(包括base同等数)
        while (left < right && list[left] <= baseNum)
          left = left + 1;
        //最终找到了比baseNum大的元素,要做的事情就是将此元素放到最后的位置
        list[right] = list[left];
      }
      //最后就是把baseNum放到该left的位置
      list[left] = baseNum;
      //最终,我们发现left位置的左侧数值部分比left小,left位置右侧数值比left大
//至此,我们完成了第一篇排序
      return left;
    }

    public void QuickSort(List<int> list, int left, int right)
    {
      //左下标一定小于右下标,否则就超越了
      if (left < right)
      {
        //对数组进行分割,取出下次分割的基准标号
        int i = Division(list, left, right);

        //对“基准标号“左侧的一组数值进行递归的切割,以至于将这些数值完整的排序
        QuickSort(list, left, i - 1);

        //对“基准标号“右侧的一组数值进行递归的切割,以至于将这些数值完整的排序
        QuickSort(list, i + 1, right);
      }
    }
  }
}


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