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数据结构:快速排序代码(已优化)

上一篇博客中已经讨论过关于快速排序如何优化的问题,这次就直接贴出完整已优化的代码。此代码优化步骤包括了三数取中选取枢轴+小数组使用插排+三向切分。

完整代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MAXSIZE 100	//用于要排序数组的最大值 
#define MAX_LENGTH_INSERT_SORT 7	//数组长度阈值 

typedef struct		//定义一个顺序表结构 
{
    int r[MAXSIZE+1];	//用于存储要排序数组,r[0]用作哨兵或者临时变量 
    int length;			//用于存储顺序表的最大长度 
}SqList;

void swap(SqList *L,int i,int j);
void InsertSort(SqList *L);
void PickMiddle(SqList *L,int low,int high);
int Partition(SqList *L,int low,int high);
void QSort(SqList *L,int low,int high);
void QuickSort(SqList *L);

int main()
{
    int i;
    int array[] = {39,80,76,41,13,29,50,78,30,11,100,7,41,86,41,11,30};
    SqList L;
    L.length = sizeof(array)/sizeof(array[0]);	//获取数组长度 
 
    printf("Before sorting:");
    for(i=0;i<L.length;i++)
    {
        L.r[i+1]=array[i];	//把数组存入顺序表结构 
        printf("%d ",L.r[i+1]);
    }
    printf("\n\n");
    
    QuickSort(&L);
    
    printf("After sorting: ");
    for(i=0;i<L.length;i++)		//输出排序后的数组 
    	printf("%d ",L.r[i+1]);
    
    return 0;
}

/*元素交换函数*/
void swap(SqList *L,int i,int j)
{
    int temp=L->r[i];
    L->r[i]=L->r[j];
    L->r[j]=temp;
}

/*快速排序主函数*/
void QuickSort(SqList *L)
{
    QSort(L,1,L->length);	//L->r[0]作为哨兵,low从1开始 
}

/*快排处理函数*/
void QSort(SqList *L,int low,int high)
{	
    /* if-else条件语句用于处理小数组处理的问题,
     * 具体序列值说法不一,此处定为7(也有认为50合理)。若数组
     * 个数较小采用简单插入排序,效率更高。*/
    if((high-low) <= MAX_LENGTH_INSERT_SORT)
    {
    	InsertSort(L);
    	return;
    }
    
    PickMiddle(L,low,high);	//三数取中函数
    
    int lt = low;	//low此时为枢轴位置
    int gt = high;
    int i = low +1;	//low位置的元素为枢轴元素,所以用于比较的元素从low+1开始
    
    L->r[0]=L->r[low];	//将枢轴的元素储存到L->r[0]中 
    
    while(i<=gt)
    {
    	if(L->r[i] < L->r[0])		//小于枢轴元素的放在lt左边 
    	    swap(L,lt++,i++);		//即交换lt和i位置的元素,此时枢纽位置(lt)右移一位,i也因此右移
    	else if(L->r[i] > L->r[0])	//大于枢轴元素的放在gt右边 
    	    swap(L,i,gt--);			//交换i和gt位置的元素,gt需要左移,i由于变为gt位置元素,所以不需要移动
    	else		//相等时,无需交换,只需把i右移一位
    	    i++;
    }
    //lt-gt的元素已经排定(相等的元素),只需对it左边和gt右边的元素进行递归求解
    QSort(L,low,lt-1);
    QSort(L,gt+1,high);
	
}

/*三数取中函数*/
void PickMiddle(SqList *L,int low,int high)
{
    int mid = (low+high) / 2;	//计算数组中间元素的下标
    
    if(L->r[low]>L->r[high]) 
    	swap(L,low,high);	//目标[low]<=[high] 
    if(L->r[mid]>L->r[high])
    	swap(L,mid,high);	//目标[mid]<=[high] 
    						//以上两步保证把最大移到最右端 
    if(L->r[mid]>L->r[low])
    	swap(L,mid,low);		//目标[low]>=[mid],即把中间值移到最左端 
    	
    //此时,L->r[mid] <= L->r[low] <= L->r[high]
}

/*直接插入排序*/
void InsertSort(SqList *L)
{
    int i,j;
    for(i=2; i<=L->length; i++)
    {
    	if(L->r[i] < L->r[i-1])
    	{
            L->r[0]=L->r[i];
            for(j=i-1; L->r[j] > L->r[0]; j--)
            	L->r[j+1]=L->r[j];
            L->r[j+1]=L->r[0];
    	}
    }
}
复制代码

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