快速排序(三)非递归实现随机快排

快速排序(三)非递归实现随机快排


前言

前面学习了随机快排的递归实现,递归方法需要不断的压栈,有没有不需要压栈的方式实现呢?这里就学习了使用循环来实现递归实现。

🤔思考👇

递归操作时一个先递进再出来的概念,但是我循环是从头到尾,没有这个概念啊,这里就想到了和这个概念非常相似的数据结构,栈。

栈,也是一个先进后出的结构,那是不是我只要模拟递归,将数据不断的压入栈不断的弹出栈循环操作是不是就可以实现呢?先画个草图理一下思路

image.png

理论上我只要有个逻辑可以完成,输入数组,以及两个下标值,完成荷兰旗问题,同时生成等于划分值的下标范围,然后返回两组要处理的下标,继续压入栈,循环这个出栈、处理、压栈的操作,一直到栈为空,就可以完成整个快速排序了吧。

❤️代码👇

因为我压入栈的是成组的数据,包含两个下标值,那我就创建一个辅助类,就存两个下标。

    static class 范围{
        int 左;
        int 右;

        范围(int 左,int 右){
            this.左 = 左;
            this.右 = 右;
        }
    }

接下来我就不写解析了,具体每行代码代表啥意思我都写上去了😊

    static class 范围{
        int 左;
        int 右;

        范围(int 左,int 右){
            this.左 = 左;
            this.右 = 右;
        }
    }
    /**
     * 随机快排3
     * @param arr
     * @param L
     * @param R
     */
    public static void kspxrk3(int[] arr) {
        if (arr == null || arr.length < 2) {
            return;
        }
        // 先随机row一个值作为划分值
        int rowValue = (int) (Math.random() * arr.length);
        // 划分值 和 最右值交换
        swap(arr, rowValue, arr.length - 1);
        // 算出第一次划分出来的下标
        int[] 边界 = hlqcz(arr, 0, arr.length - 1);
        // 创建一个栈
        Stack<范围> stack = new Stack<>();
        // 往栈里压入数据
        stack.push(new 范围(0, 边界[0] - 1));// 左组,是0到左边界-1
        stack.push(new 范围(边界[1] + 1, arr.length - 1));// 右组,是右边界+1到数组结束
        // 处理栈中的数据,结束条件为栈为空
        while (!stack.isEmpty()) {
            // 弹出要处理的数
            范围 f = stack.pop();
            // 考虑边界
            if (f.左 < f.右) {
                // 继续划分的逻辑
                // 先随机一个row作为划分值,然后和最右值交换
                swap(arr, (int) (Math.random() * (f.右 - f.左 + 1)), f.右);
                // 算出这次划分出来的下标
                边界 = hlqcz(arr, f.左, f.右);
                // 再次将边界下标压入栈
                stack.push(new 范围(f.左, 边界[0] - 1));// 左组,是0到左边界-1
                stack.push(new 范围(边界[1] + 1, f.右));// 右组,是右边界+1到数组结束
            }
        }
    }

    public static int[] hlqcz(int[] arr , int L ,int R ) {
        // L大于R 的时候,越界了
        if(L>R) {
            return new int[] {-1,-1};
        }
        //L == R 的时候,左边结束,右边也结束了
        if(L==R) {
            return new int[] {L,R};
        }
        //左边界
        int less = L - 1;
        //右边界
        int more = R;
        //当前下标,从左开始
        int index = L;
        //当前下标,碰触右边界结束
        while (index<more) {
            if(arr[index]==arr[R]) {
                //如果当前值 和 最右位置值相等,最右位置值作为划分值,当前下标+1,数据不动
                index++;
            }else if(arr[index]<arr[R]) {
                //如果当前值 小于 划分值,当前值和左边界+1的值交换,然后左边界+1,当前下标+1
                swap(arr, index++, ++less);
            }else {
                //如果当前值 大于 划分值,当前值和右边界-1的值交换,然后有边界-1,当前下标不动
                swap(arr, index, --more);
            }
        }
        //当前下标碰到右边界了
        //当前位置的值和R位置的值进行交换,R位置的值是划分值,也就是说它一定在中间
        swap(arr, more, R);
        //返回中间的值的下标
        return new int[] {less+1,more};
    }

总结

  既然栈都可以,那我用队列是不是也可以,用链表实现栈然后应该也可以吧还没想到其他的实现方式,如果大家有更好的方式欢迎评论留言,如果文中有哪些描述错误的地方,也欢迎大家斧正✨

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