以两种方式实现快速排序算法但只接受一种？答案

【问题标题】：Implement quicksort algorithm in two ways but only one accepted?以两种方式实现快速排序算法但只接受一种？
【发布时间】：2015-11-06 14:43:06
【问题描述】：

我已经通过两种方式实现了快速排序算法。

quick_sort功能同理：

void quick_sort(int *a, int left, int right) {
    if (left < right) {
        int mid = partition(a, left, right);
        quick_sort(a, left, mid - 1);
        quick_sort(a, mid + 1, right);
}

partition 功能在两种实现方式中有所不同：

基于Robert Sedgewick的“算法”一书的第一种方式：

int random = rand() % (right - left + 1) + left;
exchange(&a[left], &a[random]);

int i = left;
int j = right + 1;
int pivot = a[left];

while (1) {
    while (a[++i] < pivot)
        if (i == right) break;
    while (a[--j] > pivot)
        if (j == left) break;

    if (i >= j) break;

    exchange(&a[i], &a[j]);
}

exchange(&a[left], &a[j]);

return j;

第二种方式基于《算法简介》一书，这种方式比第一种方式更容易理解：

int random = rand() % (right - left + 1) + left;
exchange(&a[right], &a[random]);

int pivot = a[right];
int j = left - 1;

int i;
for (i = left; i < right; i++) {
    if (a[i] <= pivot) {
        j++;
        exchange(&a[j], &a[i]);
    }
}

exchange(&a[j + 1], &a[right]);

return j + 1;

我已经在 Online Judge 网站上提交了两个实现：TSORT，但只有第一个实现被接受，第二个是 Time Limit Exceed。有细微的差别，但我找不到导致性能差距的那个，有人可以找到然后解释一下吗？

【问题讨论】：

您是否尝试将一些 printf's/cout's 放入非工作分区函数中以试图找出它失败的原因？
首先尝试使用确定性值而不是rand。
@LouisRicci 我不认为 OP 说它失败了。只是网上评委的表现比另一个好。
很明显，第一个实现效率更高，因为它比第二个实现更少的交换。
@VioletaMarin 是的，但是交换的数量在这里并没有显着的性能，因为两个分区的复杂度为 O(N)。原来问题是当数组填充相等的元素时，分区位置总是在数组的末尾，这导致二次时间

标签： c algorithm sorting quicksort

【解决方案1】：

您的第一个是 Hoare 分区方案，而第二个是 Lomuto 分区方案。根据多个消息来源，Lomuto 的变体不应该在实践中使用，它唯一的优点是教学，因为它更容易理解。

一些这样的来源：

https://en.wikipedia.org/wiki/Quicksort

Hoare 方案比 Lomuto 的分区方案更有效，因为它平均交换次数减少了三倍，并且即使所有值都相等，也可以创建高效的分区。
https://cs.stackexchange.com/questions/11458/quicksort-partitioning-hoare-vs-lomuto

Lomuto 的方法简单易实现，但不应该用于实现库排序方法。

【讨论】：