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。

 (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。

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