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C++ 快速排序算法详解

2023-07-05 05:54:04 深夜i -- --

- C++ - 快速排序 - 算法 - 详解

快速排序算法是一种常用的排序算法，它使用分治的思想来快速排序一个序列。C++语言提供了强大的工具来实现这个算法。本文将详细介绍C++快速排序算法的实现过程，帮助读者理解和掌握这个重要的算法。

快速排序算法的基本思想是将一个序列分成两个子序列，其中一个子序列的所有元素都小于另一个子序列的所有元素。然后对这两个子序列分别进行递归排序，直到每个子序列只有一个元素为止。最后，将所有子序列合并起来，得到完整的排序序列。

C++中的快速排序算法可以通过两种方式实现。一种是使用递归实现，另一种是使用迭代实现。下面我们将逐一介绍这两种实现方式。

递归实现：

递归实现是快速排序算法最常见的实现方式。它使用递归函数对整个序列进行排序。下面是递归实现的伪代码：


void quicksort(int* arr, int start, int end) {
 if (start >= end) return;
 int pivot = partition(arr, start, end);
 quicksort(arr, start, pivot - 1);
 quicksort(arr, pivot + 1, end);
}

其中，quicksort()函数是递归函数，它接受一个整数数组、序列的起始位置和结束位置。如果序列的起始位置大于等于结束位置，那么就返回；否则，使用partition()函数将序列分为两个子序列。然后再对这两个子序列分别进行递归排序，直到每个子序列只有一个元素为止。

迭代实现：

迭代实现是另一种快速排序算法的实现方式。它使用一个栈来模拟递归过程，从而实现对整个序列的排序。下面是迭代实现的伪代码：


void quicksort(int* arr, int start, int end) {
 stack<pair<int, int>> stk;
 stk.push(make_pair(start, end));
 while (!stk.empty()) {
  auto p = stk.top();
  stk.pop();
  int low = p.first;
  int high = p.second;
  if (low >= high) continue;
  int pivot = partition(arr, low, high);
  stk.push(make_pair(low, pivot - 1));
  stk.push(make_pair(pivot + 1, high));
 }
}

其中，quicksort()函数使用一个栈来模拟递归过程。首先将序列的起始位置和结束位置压入栈中，然后开始循环，直到栈为空为止。对于每一次循环，从栈中取出一对起始位置和结束位置，并使用partition()函数将序列分为两个子序列。然后，将这两个子序列的起始位置和结束位置压入栈中，等待下一次处理。

快速排序算法是一种非常高效的排序算法，其时间复杂度为O(nlogn)。C++提供了强大的工具来实现这个算法。掌握快速排序算法的实现过程，将有助于我们在日常编程工作中更好地理解和使用这个重要的算法。

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