簡單實用的c++快速排序模板類

 （一）目標
　　在實際問題的解決過程中，我們發現，很多問題都可以歸結為對資料的排序和查詢。而查詢的效率則在很大程度上依賴於排序的效率；尤其是在資料量達到海量級的時候。因此，設計一個有效排序演算法是至關重要的。本文設計了一個通用的c++ quicksort 模板類。通過簡單的提供一個Data類，可以實現任意資料的快速排序演算法，提高了開發效率。
　　（二）快速排序演算法的思想
　　最基本的快速排序的思想是基於分治策略的：
　　對於輸入的子序列L[p..r]，如果規模足夠小則直接進行排序，否則分三步處理：
　　1 分解(Divide)：將輸入的序列L[p..r]劃分成兩個非空子序列L[p..q]和L[q+1..r]， 使L[p..q]中任一元素的值不大於L[q+1..r]中任一元素的值。
　　2 遞迴求解(Conquer)：通過遞迴調用快速排序演算法分別對L[p..q]和L[q+1..r]進行排序。
　　3 合并(Merge)：由於對分解出的兩個子序列的排序是就地進行的， 所以在L[p..q]和L[q+1..r]都排好序後不需要執行任何計算L[p..r]就已排好序。
　　（三）準備工作和原始碼
　　1 使用vc6建立console工程
　　2 加入下面的模板類：
　　

template<typename DataType>//DataType是模板參數，代表了欲排序的資料類型　　class QuickSortTemp 　　{　　public:　　 QuickSortTemp()　　 {　　 }　　 　　 ~QuickSortTemp()　　 {　　 }　　 　　public:　　 // 快速排序的實現，Array是要排序資料的數組，nLower，nUpper範圍是0 ~ 資料總個數-1　　 static void QuickSort(DataType* Array, int nLower, int nUpper)　　 {　　 // 測試是否排序完畢　　 if (nLower < nUpper)　　 {　　 // 分解和分別進行排序　　 int nSplit = Partition (Array, nLower, nUpper);//資料切分為兩個部分　　 QuickSort (Array, nLower, nSplit - 1);//左半部分遞迴排序　　 QuickSort (Array, nSplit + 1, nUpper);//右半部分遞迴排序　　 }　　 }

　　
　　 // 切分資料為左右兩個部分，返回中間元素x的編號
　　 // 主要的過程就是：選擇一個元素x作為分界點，將比x大的元素放到x右邊，其餘放到x左邊。
　　

 static int Partition (DataType* Array, int nLower, int nUpper)　　 {　　 int nLeft = nLower + 1;　　 DataType Pivot = Array[nLower];　　 　　 int nRight = nUpper;　　 　　 DataType Swap;　　 while (nLeft <= nRight)　　 {　　 while (nLeft <= nRight && Array[nLeft].CompareTo(Pivot) <= 0)　　 nLeft = nLeft + 1;　　 while (nLeft <= nRight && Array[nRight].CompareTo(Pivot) > 0)　　 nRight = nRight - 1;　　 if (nLeft < nRight)　　 {　　 Swap = Array[nLeft];　　 Array[nLeft] = Array[nRight];　　 Array[nRight] = Swap;　　 nLeft = nLeft + 1;　　 nRight = nRight - 1;　　 }　　 }　　 　　 Swap = Array[nLower];　　 Array[nLower] = Array[nRight];　　 Array[nRight] = Swap;　　 return nRight;　　 }　　};

　　以上就實現了快速排序的模板類。
　　3 資料類介面的實現
　　從上面模板類的實現我們可以看出，為了使用這個模板類對某種類型的資料數組DataType * data進行排序，我們必須實現DataType的介面CompareTo（比較兩個DataType 元素a,b的大小，a>b返回1，a==b返回0，否則返回-1）。
　　舉個例子來說：現在要排序二維點座標，定義大小關係是：先比較x軸座標值大小，x相同的話，由y值大小決定大小關係。即：(1,1) == (1,1) , (2,1) > (1, 10) , (3, 5) < (4, 1)。
　　此外：還必須實現DataType類型的無參數的預設建構函式（因為模板類中要使用）。
　　定義資料類型MyPoint如下：
　　

struct MyPoint　　{　　 MyPoint()　　 {　　 }　　 　　 MyPoint(int x, int y)　　 {　　 this->x = x;　　 this->y = y;　　 }　　 int CompareTo(MyPoint& b)　　 {　　 if(this->x < b.x)　　 return -1;　　 else if(this->x > b.x)　　 return 1;　　 else　　 {　　 if(this->y > b.y)　　 return 1;　　 else if(this->y < b.y)　　 return -1;　　 else　　 return 0;　　 }　　 }　　 int x;　　 int y;　　};

　　（四）測試
　　下面是用於測試的主函數：
　　

int _tmain(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[])　　{　　 int nRetCode = 0;　　 //Point數組　　 MyPoint points[10] = {MyPoint(1,1), MyPoint(2,5), MyPoint(7,11), MyPoint(100,2),　　 MyPoint(1, 7), MyPoint(9,32), MyPoint(7, 1), MyPoint(2,2), 　　 MyPoint(1,1), MyPoint(9,5)};　　 int count = 10;　　 //排序前　　 printf("before quicksort:/n");　　 for(int i = 0 ; i <count ; i ++)　　 printf("%d <-------> (%d,%d)/n", i, points[i].x, points[i].y);　　 　　 //調用模板類排序　　 QuickSortTemp<MyPoint>::QuickSort(points, 0, count - 1);　　 //排序後　　 printf("after quicksort:/n");　　 for(i = 0 ; i <count ; i ++)　　 printf("%d <-------> (%d,%d)/n", i, points[i].x, points[i].y);　　 system("pause");　　 return nRetCode;　　}

　　結果輸出如下:
　　before quicksort:
　　0 <-------> (1,1)
　　1 <-------> (2,5)
　　2 <-------> (7,11)
　　3 <-------> (100,2)
　　4 <-------> (1,7)
　　5 <-------> (9,32)
　　6 <-------> (7,1)
　　7 <-------> (2,2)
　　8 <-------> (1,1)
　　9 <-------> (9,5)
　　after quicksort:
　　0 <-------> (1,1)
　　1 <-------> (1,1)
　　2 <-------> (1,7)
　　3 <-------> (2,2)
　　4 <-------> (2,5)
　　5 <-------> (7,1)
　　6 <-------> (7,11)
　　7 <-------> (9,5)
　　8 <-------> (9,32)
　　9 <-------> (100,2)
　　請按任意鍵繼續 . . .
　　（五）說明
　　本文根據快速排序演算法，實現了一個c++快速排序模板類。使用這個模板類，並遵守欲排序資料類型必須實現的介面定義，就能實現對任意資料類型的快速排序。當然，本文的例子只是一個基本的引導。