如何寫出一個較好的快速排序程式

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寫出一個較好的快速排序程式

• 快速排序是常用的排序演算法之一，但要想寫出一個又快又準的使用程式，就不是那麼簡單了

需要注意的事項

• 首先要寫正確。通常使用遞迴實現。其遞迴相當於二叉樹展開，因此如果要用迭代實現的話需要使用一個隊列來儲存後續遍曆資訊。
• 快速排序需要找到一個pivot值，如果順序選擇pivot則易造成N^2的複雜度，如果使用隨機數則效果最好，但開銷又太大，採取三數中值法比較合適。三數中值法指的是選取第一個值，最後一個值，數組中間的值的中值。有文獻表明可以提升5%的已耗用時間。
• 當數組長度較小時，如10個元素以下，最好使用插入排序或者選擇排序完成，以防止多次函數調用帶來的開銷。而遞迴到底層數組長度總是會變小的，因此這麼做非常有必要。
• 在合并前後兩部分數組時，採用兩邊夾方法，在前後兩部分各找到一個大於和小於的值再交換。相比通常情況下找到比pivot小的值就進行交換，能提高運行效率。

實現代碼

• 代碼如下。包括插入排序insert_sort，遞迴函式，三分中值函數三個輔助函數。
• 三分中值函數其實採用的是插入排序。通過三次比較，確定中值。
• 插值演算法使用臨時變數tmp避免了大量swap函數調用。

#include<iostream>#include<iomanip>#include<vector>#include<cstdlib>#include<ctime>#include<algorithm>using namespace std;inline void swap(vector<int>& num, int p, int q){    int t = num[p];    num[p] = num[q];    num[q] = t;}void insert_sort(vector<int>& num){    int tmp, j;    for (int i = 1; i < num.size(); i++){        tmp = num[i];        for (j = i - 1; j >= 0 && num[j] > tmp; j--)            num[j + 1] = num[j];        num[j + 1] =tmp;    }}int quick_sort_sub(vector<int>& num, int p, int q){    if (p >= q)        return 0;    // if 4 elements or less, use insert sort    if (p + 10 > q){        vector<int> tnum(num.begin() + p, num.begin() + q + 1);        insert_sort(tnum);        for (int i = 0; i < tnum.size(); i++)            num[p + i] = tnum[i];    }    int idx = quick_three_partition(num, p, q);    swap(num, idx, q);    int pivot = num[q];    int left = p, right = q - 1;    while (1){        while (num[left] < pivot)            ++left;        while (num[right] >= pivot)            --right;        if (left < right)            swap(num, left, right);        else            break;    }    swap(num, left, q);    quick_sort_sub(num, p, left - 1);    quick_sort_sub(num, left + 1, q);    return left;}void quick_sort(vector<int>& num){    quick_sort_sub(num, 0, num.size() - 1);}int main(){    const int n = 10;    /*int num_array[n]= {2,1};    vector<int> num(num_array, num_array + n);*/    srand( time(NULL) );    vector<int> num(n);    for (auto& e : num)        e = rand() % n;    quick_sort(num);    for (auto& e : num)        cout << setw(4) << e << ‘ ‘;    cout << endl;    cout << "vector is sorted? : " << is_sorted(num.begin(), num.end()) << endl;    return 0;}

　
　

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