简单实用的c++快速排序模板类-阿里云开发者社区

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简单实用的c++快速排序模板类

简介:

 (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:/n");    for(int i = 0 ; i <count ; i ++)    printf("%d <-------> (%d,%d)/n", 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:/n");    for(i = 0 ; i <count ; i ++)    printf("%d <-------> (%d,%d)/n", 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。



本文转自yonghu86 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/yonghu/1321405,如需转载请自行联系原作者

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