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[原创] 简单实用的c++快速排序模板类

2019-12-04 01:07:15来源:励志吧0次阅读

(一)目标

在实际问题的解决过程中,我们发现,很多问题都可以归结为对数据的排序和查询。而查询的效率则在很大程度上依赖于排序的效率;尤其是在数据量达到海量级的时候。因此,设计一个有效的排序算法是至关重要的。本文设计了一个通用的c++ quicksort 模板类。通过简单的提供一个Data类,可以实现任意数据的快速排序算法,提高了开发效率。

(二)快速排序算法的思想

最基本的快速排序的思想是基于分治策略的:

对于输入的子序列L[p..r],如果规模足够小则直接进行排序,否则分三步处理:

1 分解(Divide):将输入的序列L[p..r]划分成两个非空子序列L[p..q]和L[q+1..r], 使L[p..q]中任一元素的值不大于L[q+1..r]中任一元素的值。

2 递归求解(Conquer):通过递归调用快速排序算法分别对L[p..q]和L[q+1..r]进行排序。

3 合并(Merge):由于对分解出的两个子序列的排序是就地进行的, 所以在L[p..q]和L[q+1..r]都排好序后不需要执行任何计算L[p..r]就已排好序。

(三)准备工作和源代码

1 使用vc6建立console工程

2 加入下面的模板类:

template<typename DataType>//DataType是模板参数,代表了欲排序的数据类型

class QuickSortTemp

{

public:

QuickSortTemp()

{

}

~QuickSortTemp()

{

}

public:

// 快速排序的实现,Array是要排序数据的数组,nLower,nUpper范围是0 ~ 数据总个数-1

static void QuickSort(DataType* Array, int nLower, int nUpper)

{

// 测试是否排序完毕

if (nLower < nUpper)

{

// 分解和分别进行排序

int nSplit = Partition (Array, nLower, nUpper);//数据切分为两个部分

QuickSort (Array, nLower, nSplit - 1);//左半部分递归排序

QuickSort (Array, nSplit + 1, nUpper);//右半部分递归排序

}

}

// 切分数据为左右两个部分,返回中间元素x的编号

// 主要的过程就是:选择一个元素x作为分界点,将比x大的元素放到x右边,其余放到x左边。

static int Partition (DataType* Array, int nLower, int nUpper)

{

int nLeft = nLower + 1;

DataType Pivot = Array[nLower];

int nRight = nUpper;

DataType Swap;

while (nLeft <= nRight)

{

while (nLeft <= nRight && Array[nLeft].CompareTo(Pivot) <= 0)

nLeft = nLeft + 1;

while (nLeft <= nRight && Array[nRight].CompareTo(Pivot) > 0)

nRight = nRight - 1;

if (nLeft < nRight)

{

Swap = Array[nLeft];

Array[nLeft] = Array[nRight];

Array[nRight] = Swap;

nLeft = nLeft + 1;

nRight = nRight - 1;

}

}

Swap = Array[nLower];

Array[nLower] = Array[nRight];

Array[nRight] = Swap;

return nRight;

}

};

以上就实现了快速排序的模板类。

3 数据类接口的实现

从上面模板类的实现我们可以看出,为了使用这个模板类对某种类型的数据数组DataType * data进行排序,我们必须实现DataType的接口CompareTo(比较两个DataType 元素a,b的大小,a>b返回1,a==b返回0,否则返回-1)。

举个例子来说:现在要排序二维点坐标,定义大小关系是:先比较x轴坐标值大小,x相同的话,由y值大小决定大小关系。即:(1,1) == (1,1) , (2,1) > (1, 10) , (3, 5) < (4, 1)。

此外:还必须实现DataType类型的无参数的默认构造函数(因为模板类中要使用)。

定义数据类型MyPoint如下:

struct MyPoint

{

MyPoint()

{

}

MyPoint(int x, int y)

{

this->x = x;

this->y = y;

}

int CompareTo(MyPoint& b)

{

if(this->x < b.x)

return -1;

else if(this->x > b.x)

return 1;

else

{

if(this->y > b.y)

return 1;

else if(this->y < b.y)

return -1;

else

return 0;

}

}

int x;

int y;

};

(四)测试

下面是用于测试的主函数:

int _tmain(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[])

{

int nRetCode = 0;

//Point数组

MyPoint points[10] = {MyPoint(1,1), MyPoint(2,5), MyPoint(7,11), MyPoint(100,2),

MyPoint(1, 7), MyPoint(9,32), MyPoint(7, 1), MyPoint(2,2),

MyPoint(1,1), MyPoint(9,5)};

int count = 10;

//排序前

printf("before quicksort:");

for(int i = 0 ; i <count ; i ++)

printf("%d <-------> (%d,%d)", i, points[i].x, points[i].y);

//调用模板类排序

QuickSortTemp<MyPoint>::QuickSort(points, 0, count - 1);

//排序后

printf("after quicksort:");

for(i = 0 ; i <count ; i ++)

printf("%d <-------> (%d,%d)", i, points[i].x, points[i].y);

system("pause");

return nRetCode;

}

结果输出如下:

before quicksort:

0 <-------> (1,1)

1 <-------> (2,5)

2 <-------> (7,11)

3 <-------> (100,2)

4 <-------> (1,7)

5 <-------> (9,32)

6 <-------> (7,1)

7 <-------> (2,2)

8 <-------> (1,1)

9 <-------> (9,5)

after quicksort:

0 <-------> (1,1)

1 <-------> (1,1)

2 <-------> (1,7)

3 <-------> (2,2)

4 <-------> (2,5)

5 <-------> (7,1)

6 <-------> (7,11)

7 <-------> (9,5)

8 <-------> (9,32)

9 <-------> (100,2)

请按任意键继续 . . .

(五)说明

本文根据快速排序算法,实现了一个c++快速排序模板类。使用这个模板类,并遵守欲排序数据类型必须实现的接口定义,就能实现对任意数据类型的快速排序。当然,本文的例子只是一个基本的引导。

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