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快速排序的非遞迴實現-----c語言

  前面我們講解了快速排序的遞迴實現,但若是待排序的數量非常大且雜亂無章,每層迴圈都使用遞迴呼叫,會很容易造成棧溢位,所以我們可以將快速排序設計為非遞迴實現。 遞迴實現快速排序演算法詳解   快速排序是從序列中選擇一個基準值,按照某種方式將該區間分成兩部分,基準值左側所有元素比基準值小,基準值右側所有元素比基準值大。然後排基準值左側部分,排基準值右側部分。   若想把快速排序改成迴圈最重要的是將基準值右側區間的下標記住,排完左邊序列之後排右邊序列。 步驟:   1. 申請一個棧,存放排序陣列的起始位置和終點位置。    2. 將整個陣列的起始位置0和終點位置size入棧。    3. 由於棧的特性是:後進先出,size後進棧,所以size先出棧。定義一個right接收棧頂元素,出棧操作、定義一個left接收棧頂元素,出棧操作。    4. 對陣列進行一次快排,返回基準值的下標。    5. 這時候需要排基準值左邊的序列。如果只將基準值左邊序列的起始位置和終點位置存入棧中,等左邊排序完將找不到後邊的區間。所以先將右邊序列的起始位置和終點位置存入棧中,在將左邊的起始位置和終點位置存入棧中。    6.判斷棧是否為空,若不為空 重複4、5步、若為空則排序完成。 程式碼實現:

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
void Print(int *arr,int size);
//非遞迴快速排序
void quickSortNor(int *arr, int size);
typedef struct Stack{
	int *data;
	int size;
	
}stack;

////////////////////////////////////////////////////////
void  InitStack(stack *s)
{
	int *data = (int*)malloc(20 * sizeof(
int)); if (data == NULL) { assert(0); return; } s->data = data; s->size = 0; } void PushStack(stack *s,int d) { assert(s); if (s->size > 20) { return; } else s->data[s->size++] = d; } void PopStack(stack *s) { assert(s); if (s->size == 0) { return; } else s->
size--; } int TopStack(stack *s) { assert(s); return s->data[s->size-1]; } int EmptyStack(stack *s) { assert(s); return s->size == 0; } //列印函式 void Print(int *arr, int size) { int i = 0; for (i = 0; i < size; i++) { printf("%d ", arr[i]); } printf("\n"); } void swap(int *x, int *y) { /*int tmp = *x; *x = *y; *y = tmp;*/ *x = ((*x) ^ (*y)); *y = ((*x) ^ (*y)); *x = ((*x) ^ (*y)); } int MiddleNumber(int *arr, int begin, int end) { int mid = begin + ((end - begin) >> 1); if (arr[begin] > arr[mid]) { if (arr[begin] > arr[end]) { if (arr[mid] > arr[end]) { return mid; } else return end; } else return begin; } else { if (arr[mid] > arr[end]) { if (arr[begin] > arr[end]) { return begin; } else { return end; } } else return mid; } } /* 挖坑法 先將最後一個元素標記設定為第一個坑 設定兩個指標begin、end begin從左邊開始找比關鍵字大的元素將其入坑,begin所在位置變為坑 end從右邊開始找比關鍵字小的元素將其入坑,end所在位置變為坑 知道begin==end將標記的第一個元素入坑 */ int qs2(int *arr, int begin, int end) { //找基準 /* 由於每次規劃取到最大值或最小值的概率 都非常高,這樣容易使樹變成單支樹,所以採用三數取中法 來降低取到最值的概率 */ int index = MiddleNumber(arr, begin, end); if (index != end) { swap(&arr[index], &arr[end]); } //第一個坑 int key = arr[end]; int k = end; while (begin != end) { /*begin從左邊開始找比關鍵字大的元素將其入坑 ,begin所在位置變為坑*/ while (arr[begin] <= key&&begin < end) { begin++; } if (begin != end) { arr[end] = arr[begin]; end--; } /*end從右開始找比關鍵字小的元素將其入begin坑*/ while (arr[end] >= key&&begin < end) { end--; } if (begin != end) { arr[begin] = arr[end]; begin++; } } if (begin != k) { arr[begin] = key; } return begin; } //快速排序1 void quickSortNor(int *arr, int size) { stack s; int position; int left = 0; int right = 0; InitStack(&s); PushStack(&s, 0); PushStack(&s, size); while (!EmptyStack(&s)) { right = TopStack(&s); PopStack(&s); left=TopStack(&s); PopStack(&s); position = qs2(arr, left, right - 1); //先快排基準左側,則先將後側的下標入棧 if ((right - left) > position + 1) { PushStack(&s, position + 1); PushStack(&s, right - left); } if (position > 0) { PushStack(&s, 0); PushStack(&s, position); } } }

測試檔案:



#include"quickSort.h"

void TestquickSort()
{
	int array[] = {2,5,4,9,3,6,8,7,1,0};
	//列印
	printf("排序前: ");
	Print(array, sizeof(array) / sizeof(array[0]));
	//快速排序
	quickSortNor(array, sizeof(array) / sizeof(array[0]));
	printf("排序後: ");
	Print(array, sizeof(array) / sizeof(array[0]));

}
int main()
{
	TestquickSort();
	system("pause");
	return 0;
}

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