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四谈快速排序(含尾递归)
阅读量:6761 次
发布时间:2019-06-26

本文共 6758 字,大约阅读时间需要 22 分钟。

一谈,原始的快速排序

function swap(arr, i, j) {    let temp = arr[i]    arr[i] = arr[j]    arr[j] = temp}function quickSort(arr, fromIndex, length) {    if (length < 2) {        return    }    // arr[midIndex] 的位置已经固定,不用在排    let midIndex = partition(arr, fromIndex, length)    let subLength = midIndex - fromIndex    quickSort(arr, fromIndex, subLength)    if (midIndex + 1 !== arr.length) {        quickSort(arr, midIndex + 1, length - subLength - 1)    }}function partition(arr, fromIndex, length) {    let lastIndex = fromIndex + length - 1    let pivot = arr[lastIndex]    let lastIndexUnderPivot = fromIndex - 1    for (let currentIndex = fromIndex; currentIndex < lastIndex; currentIndex++) {        if (arr[currentIndex] <= pivot) {            swap(arr, lastIndexUnderPivot + 1, currentIndex)            lastIndexUnderPivot++        }    }    swap(arr, lastIndexUnderPivot + 1, lastIndex)    return lastIndexUnderPivot + 1}let arr = [1, 5, 2, 11, 7, 3, 1, 6, 17, 10, 312, 312, 1, 1, 2323, 4, 56, 3, 14, 5543]quickSort(arr, 0, arr.length)console.log(arr) // [ 1, 1, 1, 1, 2, 3, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 14, 17, 56, 312, 312, 2323, 5543 ]

二谈,优化后的快速排序

适时的采用插入排序

代码略

随机化快速排序

改变选择主元 pivot 的方式,从选择末尾的元素,改为随机选择

修改 partition 函数

function partition(arr, fromIndex, length) {    let lastIndex = fromIndex + length - 1    let randomIndex = fromIndex + Math.floor(Math.random() * length) // 随机索引    swap(arr, randomIndex, lastIndex) // 与最后一个元素交换,其余不变    let pivot = arr[lastIndex]    let lastIndexUnderPivot = fromIndex - 1    for (let currentIndex = fromIndex; currentIndex < lastIndex; currentIndex++) {        if (arr[currentIndex] <= pivot) {            swap(arr, lastIndexUnderPivot + 1, currentIndex)            lastIndexUnderPivot++        }    }    swap(arr, lastIndexUnderPivot + 1, lastIndex)    return lastIndexUnderPivot + 1}

三路快排

function swap(arr, i, j) {    let temp = arr[i]    arr[i] = arr[j]    arr[j] = temp}function quickSort(arr, fromIndex, length) {    if (length < 2) {        return    }    let [firstIndexEqualPivot, lastIndexEqualPivot] = partition(arr, fromIndex, length)    // pivot 都已经排好序    quickSort(arr, fromIndex, firstIndexEqualPivot - fromIndex)    let subLength = fromIndex + length - 1 - (lastIndexEqualPivot + 1) + 1    // subLength =  末尾索引 - 第一个大于主元素的索引 + 1    quickSort(arr, lastIndexEqualPivot + 1, subLength)}function partition(arr, fromIndex, length) {    let lastIndex = fromIndex + length - 1    let randomIndex = fromIndex + Math.floor(Math.random() * length)    swap(arr, randomIndex, lastIndex)    let pivot = arr[lastIndex]    let lastIndexUnderPivot = fromIndex - 1    let firstIndexOverPivot = lastIndex    let currentLeftIndex = fromIndex    let currentRightIndex = lastIndex - 1    while (currentLeftIndex <= currentRightIndex) {        while (arr[currentLeftIndex] <= pivot) {            if (arr[currentLeftIndex] < pivot) {                swap(arr, lastIndexUnderPivot + 1, currentLeftIndex)                lastIndexUnderPivot++            }            currentLeftIndex++        }                while (arr[currentRightIndex] >= pivot) {            if (arr[currentRightIndex] > pivot) {                swap(arr, firstIndexOverPivot - 1, currentRightIndex)                firstIndexOverPivot--            }            currentRightIndex--        }        // 越界        if (currentLeftIndex > lastIndex - 1) {            break        }        // 越界        if (currentRightIndex < fromIndex) {            break        }        // 越界        if (currentLeftIndex > currentRightIndex) {            break        }        // 此时arr[currentLeftIndex] > pivot, arr[currentRightIndex] < pivot        swap(arr, currentLeftIndex, currentRightIndex)    }    swap(arr, firstIndexOverPivot, lastIndex)    let firstIndexEqualPivot = lastIndexUnderPivot + 1    let lastIndexEqualPivot = firstIndexOverPivot    return [firstIndexEqualPivot, lastIndexEqualPivot]}let arr = [1, 5, 2, 11, 7, 3, 1, 6, 17, 10]quickSort(arr, 0, arr.length)console.log(arr) // [ 1, 2, 3, 5, 6, 1, 7, 10, 11, 17 ]

尾递归

套路和中的一样,将要用但是来不及用的参数存起来,在合适的时候,再用,这里的合适一般都是计算至叶结点的时候

仅需修改 quickSort 函数如下,传入参数时,多个空数组

function quickSort(arr, fromIndex, length, argsArr) {    if (length < 2) {        if (argsArr.length === 0) {            return        }        let args = argsArr.pop()        return quickSort(arr, args[0], args[1], argsArr)    }    let [firstIndexEqualPivot, lastIndexEqualPivot] = partition(arr, fromIndex, length)    // pivot 都已经排好序    argsArr.push([lastIndexEqualPivot + 1, fromIndex + length - 1 - (lastIndexEqualPivot + 1) + 1])    return quickSort(arr, fromIndex, firstIndexEqualPivot - fromIndex, argsArr)}...let arr = [1, 5, 2, 11, 7, 3, 1, 6, 17, 10]quickSort(arr, 0, arr.length, [])console.log(arr) // [ 1, 2, 3, 5, 6, 1, 7, 10, 11, 17 ]

四谈,快速排序的应用,top-k 问题

《算法导论》9.3 最坏情况为线性时间的选择算法

输入是n个不同元素组成的数组,求第i小的元素,i从0算起

function insertSort(arr, fromIndex, length) {    for (let currentIndex = fromIndex + 1; currentIndex < fromIndex + length; currentIndex++) {        let currentCard = arr[currentIndex]        let j = currentIndex - 1        for (j; j >= fromIndex; j--) {            if (currentCard > arr[j]) {                break            } else {                arr[j + 1] = arr[j]            }        }        arr[j + 1] = currentCard    }}// 确定n个不同元素的数组中,第i小的元素function BFPRT(arr, flag) {    if (arr.length === 1) {        return arr[0]    }    let medianArr = []    for (let i = 0; i < arr.length; i = i + 5) {        if (i + 5 > arr.length) {            insertSort(arr, i, arr.length - i)            if ((arr.length - i) % 2 === 0) {                let index = (arr.length - i) / 2 + i - 1                medianArr.push(arr[index])            } else {                let index = Math.floor((arr.length - i) / 2) + i                medianArr.push(arr[index])            }        } else {            insertSort(arr, i, 5)            medianArr.push(arr[i + 2])        }        // 对每组元素进行插入排序,确定中位数    }    let subFlag = 0    if (medianArr.length % 2 === 0) {        subFlag = medianArr.length / 2 - 1    } else {        subFlag = Math.floor(medianArr.length / 2)    }    let pivot = BFPRT(medianArr, subFlag)    let [leftArr, rightArr] = partition(arr, pivot)    if (leftArr.length === flag) {        return pivot    }    if (leftArr.length > flag) {        return BFPRT(leftArr, flag)    }    if (leftArr.length < flag) {        return BFPRT(rightArr, flag - leftArr.length - 1)    }}function partition(arr, pivot) {    let leftArr = []    let rightArr = []    for (let i = 0; i < arr.length; i++) {        if (arr[i] < pivot) {            leftArr.push(arr[i])        }        if (arr[i] > pivot) {            rightArr.push(arr[i])        }    }    return [leftArr, rightArr]}let arr = [10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 11, 13]console.log(BFPRT(arr, 2))

转载地址:http://pmbeo.baihongyu.com/

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