快速排序(Quicksort)

快速排序(Quicksort)是对冒泡排序的一种改进。
通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分,其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小,然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序,整个排序过程可以递归进行,以此达到整个数据变成有序序列。

例:


image

创建变量i=0(指向第一个数据), j=5(指向最后一个数据), k=6(赋值为第一个数据的值)。

我们要把所有比k小的数移动到k的左面,所以我们可以开始寻找比6小的数,从j开始,从右往左找,不断递减变量j的值,我们找到第一个下标3的数据比6小,于是把数据3移到下标0的位置,把下标0的数据6移到下标3,完成第一次比较:


image

此时,i=0 j=3 k=6

接着,开始第二次比较,这次要变成找比k大的了,而且要从前往后找了。递加变量i,发现下标2的数据是第一个比k大的,于是用下标2的数据7和j指向的下标3的数据的6做交换,数据状态变成下表:


image

此时,i=2 j=3 k=6

称上面两次比较为一个循环。

接着,再递减变量j,不断重复进行上面的循环比较。
在本例中,我们进行一次循环,就发现i和j“碰头”了:他们都指向了下标2。于是,第一遍比较结束。得到结果如下,凡是k(=6)左边的数都比它小,凡是k右边的数都比它大:

image

如果i和j没有碰头的话,就递加i找大的,还没有,就再递减j找小的,如此反复,不断循环。注意判断和寻找是同时进行的。

然后,对k两边的数据,再分组分别进行上述的过程,直到不能再分组为止。

注意:第一遍快速排序不会直接得到最终结果,只会把比k大和比k小的数分到k的两边。为了得到最后结果,需要再次对下标2两边的数组分别执行此步骤,然后再分解数组,直到数组不能再分解为止(只有一个数据),才能得到正确结果。


- (void)quickSort:(NSMutableArray *)arrSort leftIndex:(int)left rightIndex:(int)right{
    if (left >= right) {
        return;
    }
    
    int i = left;
    int j = right;
    int k = [arrSort[left] intValue]; // 用来对比的基数

    while (i < j) {
        // k >= arr[j] 从右边开始往左边找到第一个大于k的数并且放到 arr[i]中
        while (i < j && k >= [arrSort[j] intValue]) {
            j--;
        }
        arrSort[i] = arrSort[j];
        
        // k <= arr[j] 从左边开始往右边找到第一个小于k的数并且放到 arr[j]中
        while (i<j && k <= [arrSort[i] intValue]) {
            i++;
        }
        arrSort[j] = arrSort[i];
    }
    arrSort[i] = @(k);
    
    [self quickSort:arrSort leftIndex:left rightIndex:i-1];
    [self quickSort:arrSort leftIndex:i+1 rightIndex:right];
}
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