C#快速排序算法实现及循环条件细节思考

2022-01-22 16:34:57 阅读：163 来源： 互联网

标签：upper lower C# 元素 arr int 算法 pivot 排序

C#快速排序算法实现及循环条件细节思考

快速排序是一种分治思想的递归排序算法，其基本思想为：

在每一步中，挑选一个主元(pivot)出来，比如第一个元素
然后遍历除主元外的剩下的元素，把所有小于主元的元素放在主元左边，把所有大于主元的元素放在主元右边，那么此时该主元元素所在的位置就是正确的位置，因为已经实现了所有左边的元素都比它小，所以有右边的元素都比它大
然后将数组分为两个子数组，分别是主元左边的所有比它小的元素组成的子数组，和右边的所有比它大的元素组成的子数组
对左右数组再进行上述步骤的操作，直至排序结束

先上代码为敬：

    public class QuickSort
    {
        private int[] arr;
        public QuickSort(int[] array)
        {
            arr = array;
        }
        public virtual void Sort()
        {
            int size = arr.Length;
            QuickSortUtil(arr, 0, size - 1);
        }

        private void Swap(int[] arr,int first,int second)
        {
            int temp = arr[first];
            arr[first] = arr[second];
            arr[second] = temp;
        }

        private void QuickSortUtil(int[] arr, int lower, int upper)
        {
            if (upper <= lower)
                return;
            int pivot = arr[lower];
            int start = lower;//储存排序前的开端索引
            int stop = upper;//储存排序前的尾端索引
            while (lower < upper)
            {
                while(arr[lower]<=pivot && lower < upper) //此循环用来找到大于pivot的索引
                {
                    lower++;
                }
                while(arr[upper]>pivot && lower <= upper)//此循环用来找到小于等于pivot的索引
                {
                    upper--;
                }
                if (lower < upper)
                    Swap(arr, lower, upper);//如果上面两个循环都找到相应的索引，那么交换找到的两个索引对应的值
            }
            Swap(arr, upper, start);
            QuickSortUtil(arr, start, upper - 1);
            QuickSortUtil(arr, upper + 1, stop);
        }
    }
    class Program
    {
        public static void Main()
        {
            int[] array = new int[] { 3, 4, 2, 1, 6, 5, 7, 8, 12, 1, 11, 4 };
            QuickSort m = new QuickSort(array);
            m.Sort();
            foreach (var n in array)
                Console.Write(n.ToString() + ",");
        }
    }

output:

1,1,2,3,4,4,5,6,7,8,11,12,

在代码中，有个细节问题，就是while外循环里的两个小的while循环的循环条件为什么一个是lower<upper，另一个是lower<=upper?

“天下大事，必作于细，天下难事，必作于易”,为了搞清楚这个细节，首先让我们看看最简单的情况，即上述代码对于已经排好序的数组，是如何起作用的，我们发现第一个小循环总是结束，不会执行，因为后面的元素都比它大（如果最小元素只有一个的话，没有重复），因此第一个小循环的作用就是在发现大于pivot的元素上停下来，同理，第二个小循环的作用就是在发现小于或者等于pivot的元素上停下来，然后交换两个元素的位置，那么，按照这样的逻辑，lower迟早与upper相遇，并且相遇时，lower处的元素一定是大于pivot的，而upper处的元素一定是不大于pivot的，那么关于lower<upper,lower<=upper的原因就在于这里。

如下图：

由此，可知，第二个小循环的lower <= upper中的等号存在的原因就是当lower与upper相遇时，lower在第一个小循环中自增了1，此时lower与upper相等，因此第二个小循环的lower<=upper才能使得upper自减1,确保每次退出大循环都是严格的upper<lower，而没有upper==lower的情况，如果有这种情况，那么就不能完全保证最后的upper下的元素是小于等于pivot的。

最后实际分析一个小例子，更形象：

标签：upper,lower,C#,元素,arr,int,算法,pivot,排序
来源： https://www.cnblogs.com/johnyang/p/15834312.html

本站声明： 1. iCode9 技术分享网（下文简称本站）提供的所有内容，仅供技术学习、探讨和分享；
2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
3. 关于本站的所有言论和文字，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
4. 本站文章均是网友提供，不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属；如您发现该文章侵犯了您的权益，可联系我们第一时间进行删除；
5. 本站为非盈利性的个人网站，所有内容不会用来进行牟利，也不会利用任何形式的广告来间接获益，纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。

ICode9

C#快速排序算法实现及循环条件细节思考