使用第一个元素作为枢轴进行快速排序[关闭]

Question

我通过选择第一个元素作为枢轴来实现快速排序。它适用于一般测试用例，但考虑数组反向排序的情况，例如 5 4 3 2 1。我知道它在哪里引发运行时错误。但我无法正确修复它。第一个元素作为枢轴的实现是否正确？请提出修改建议。

 public static void quicksort(int low,int high)
  {

   if(low<high) 
   {
    int temp=0;
    int pivot=a[low];                     
    int large_index=low+1;
    int small_index=high;

    while(large_index<=small_index)
    {
      while(a[small_index]>pivot)
      small_index--;

      while(a[large_index]<pivot) 
      large_index++; 

      if(large_index<=small_index)
       {
       temp = a[large_index];
       a[large_index]= a[small_index];
       a[small_index]= temp;
       large_index++;
       small_index--;
      }
     }

     temp = a[small_index];
     a[small_index]= a[low];
     a[low]= temp;


    quicksort(low,small_index-1);
    quicksort(small_index+1,high);
   }

   }

Answer 1

存在多个缺陷：

a) 循环外不必要的交换

temp = a[small_index];一个[小索引]=一个[低]； a[低]=温度；

b) large_index 初始化不当。

c) 调用递归函数而不检查 small_index 和 large_index。

我已经改正了，

现在函数看起来像：

if (low < high) {
            int temp = 0;
            int pivot = a[low];
            int large_index = low;
            int small_index = high;

            while (large_index <= small_index) {
                while (a[small_index] > pivot)
                    small_index--;

                while (a[large_index] < pivot)
                    large_index++;

                if (large_index <= small_index) {
                    temp = a[large_index];
                    a[large_index] = a[small_index];
                    a[small_index] = temp;
                    large_index++;
                    small_index--;
                }
            }

            if(low < small_index)
            {
                quicksort(low, small_index);
            }
            if(large_index < high)
            {
                quicksort(large_index, high);
            }
        }

现在，观察您的代码中的变量：（除非输入未排序，否则您的代码将在任何给定输入的最终迭代中失败）

考虑输入 2,1

1st iteration:

pivot = 2
large_index = 1;
small_index = 1;


while1:
1<=1 -> true
    while2: 1>2 false.
    while3: 1<2 true. -> large_index++
                2nd time in while loop large_index =2 which is > the size of a.

导致 IndexArrayOutOfBounds。

这表明您对 large_index 的初始化是错误的。

应该是：large_index = low;而不是低+1；

希望这会有所帮助。

Answer 2

以下循环在high 上方继续，当large_index 已经在枢轴上方开始并且恰好枢轴大于位于它之后的每个元素时：

while(a[large_index]<pivot) 
large_index++; 

当然，可能还有其他错误。

Answer 3

经过一些尝试，我能够制作快速排序功能，现在它工作正常。 @BatScream 我仍然在我的代码中使用了 small_index=low+1 。所以我猜这不是一个错误。而原始的快速排序算法就遵循这种机制。参考请观看普林斯顿大学教授罗伯特·塞奇威克关于快速排序的讲座。编辑后的快速排序算法如有缺陷请提醒。

public static void quicksort(int low,int high)
 {

   if(low<high) 
   {
    int temp=0;
    int pivot=a[low];                     
    int large_index=low+1;
    int small_index=high;

    while(large_index<small_index)
  {

     while(a[large_index]<pivot) {
     if(large_index==high) 
     break;
     large_index++; 
   } 

    while(a[small_index]>pivot) 
   {
     if(small_index==low) 
     break;
     small_index--; 
   }

   if(large_index<small_index) {
     temp = a[large_index];
     a[large_index]= a[small_index];
     a[small_index]= temp;
     large_index++;
     small_index--; 
    }
  }   

    if(a[small_index]<pivot) {                               
       temp = a[small_index];
       a[small_index]= a[low];
       a[low]= temp;
  }

     if(low<small_index)                                    //Recursively sort the left half.
    {
     quicksort(low,small_index-1);
    }

    if(high>small_index)                                    //Recursively sort the right half.
   {
    quicksort(small_index+1,high);
    }
  }

  }