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c++中如何实现快速排序_c++快速排序实现方法

下次还敢
发布: 2025-10-11 16:49:01
原创
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快速排序通过分治法实现,核心是选择基准、分区操作与递归处理。以C++为例,选取末尾元素为基准,用双指针划分小于和大于等于基准的区域,再递归排序左右子数组,代码包含partition与quickSort函数,结合随机化基准、小数组改用插入排序等优化可提升效率,平均时间复杂度O(n log n),需注意边界与指针控制细节。

c++中如何实现快速排序_c++快速排序实现方法

快速排序是一种高效的排序算法,通过分治法策略将一个数组分成较小和较大的两部分,然后递归地对这两部分进行排序。在C++中实现快速排序,关键在于选择基准元素(pivot)、分区(partition)操作以及递归处理子数组。

选择基准与分区操作

快速排序的核心是分区过程。通常选择数组的第一个元素、最后一个元素或中间元素作为基准。以选择最后一个元素为基准为例,分区的目标是将所有小于基准的元素移到左边,大于等于基准的元素移到右边。

具体步骤如下:

  • 设置两个指针,i 指向当前小于基准区域的末尾,j 遍历整个数组
  • 遍历过程中,若 arr[j] 小于等于基准值,将其与 arr[i] 交换,并移动 i
  • 遍历结束后,将基准元素与 arr[i] 交换,完成一次分区

C++代码实现

以下是完整的C++实现示例:

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

#include <iostream>
#include <vector>
<p>int partition(std::vector<int>& arr, int low, int high) {
int pivot = arr[high]; // 选择最后一个元素为基准
int i = low - 1;       // 小于基准区域的边界</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>for (int j = low; j < high; j++) {
    if (arr[j] <= pivot) {
        i++;
        std::swap(arr[i], arr[j]);
    }
}
std::swap(arr[i + 1], arr[high]);
return i + 1;
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}

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void quickSort(std::vector<int>& arr, int low, int high) { if (low < high) { int pi = partition(arr, low, high); quickSort(arr, low, pi - 1); // 排序基准左侧 quickSort(arr, pi + 1, high); // 排序基准右侧 } }

// 使用示例 int main() { std::vector<int> data = {10, 7, 8, 9, 1, 5}; quickSort(data, 0, data.size() - 1);

for (int num : data) {
    std::cout << num << " ";
}
return 0;
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}

优化建议与注意事项

虽然基础版本已经高效,但实际应用中可进一步优化:

  • 随机化基准:避免最坏情况(如已排序数组),可在 partition 前随机交换基准元素
  • 小数组切换为插入排序:当子数组长度小于10时,使用插入排序更高效
  • 尾递归优化:先处理较小区间,减少深度

时间复杂度平均为 O(n log n),最坏为 O(n²),空间复杂度为 O(log n)(来自递归调用栈)。

基本上就这些。掌握分区逻辑和递归结构,就能灵活实现并优化快排。不复杂但容易忽略细节,比如边界判断和指针移动时机。

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