无法完美实现快速排序答案

【问题标题】：Unable to perfectly implement QuickSort无法完美实现快速排序
【发布时间】：2016-02-20 17:18:46
【问题描述】：

我正在尝试在 java 中编写一个简单的方法，该方法将在 int[] 上执行快速排序，但我不断得到一个在我的结果中不合适的值。

任何帮助了解我哪里出错了，我们将不胜感激。以下是我的代码：

public static void quickSort(int[] arr, int left, int right){
    if (left < right){
        int p = partition(arr, left, right);
        quickSort(arr, left, p-1);
        quickSort(arr, p+1, right);
    }
}

public static int partition(int[] arr, int left, int right){
    int pivot = arr[left];
    int l = left+1;
    int r = right;
    while (l < r){
        while (l<right && arr[l] < pivot){
            l++;
        }
        while (r>left && arr[r] > pivot){
            r--;
        }
        if (l < r){
            int temp = arr[l];
            arr[l] = arr[r];
            arr[r] = temp;
        }
    }
    arr[left] = arr[r];
    arr[r] = pivot;         
    return r;
}

【问题讨论】：

如果right 等于left+1 怎么办？这两个元素无需任何关键比较即可交换。（哦，如果枢轴在循环之后一直保持在arr[left] 中，则比较r>left 是多余的。）

标签： java arrays algorithm sorting quicksort

【解决方案1】：

Hoare 分区方案在快速排序调用中使用 p 和 p+1。我将一个工作的 C 程序转换为 Java。我将枢轴切换到中间，因此排序或反向排序的数组不是最坏的情况。

public static void quickSort(int[] arr, int left, int right){
    if (left < right){
        int p = partition(arr, left, right);
        quickSort(arr, left, p);
        quickSort(arr, p+1, right);
    }
}

public static int partition(int[] arr, int left, int right){
    int pivot = arr[(left+right)/2];
    int l = left-1;
    int r = right+1;
    while (true){
        while (arr[++l] < pivot);
        while (arr[--r] > pivot);
        if (l >= r)
            break;
        int temp = arr[l];
        arr[l] = arr[r];
        arr[r] = temp;
        }
    }
    return r;
}

【讨论】：

【解决方案2】：

我改变了你的分区方法。我尝试做一些小的改动，主要是为了打破循环。

public static int partition(int[] arr, int left, int right) {
    int pivot = arr[left];
    int l = left ;
    int r = right+1;
    while (true) {
        while (arr[++l] < pivot) {
            if (l >= right)
                break;
        }
        while (arr[--r] > pivot) {
            if (r <= left)
                break;
        }
        if (l >= r)
            break;
        int temp = arr[l];
        arr[l] = arr[r];
        arr[r] = temp;
    }
    arr[left] = arr[r];
    arr[r] = pivot;
    return r;
}

我测试了以下场景并且它正在工作。

int[] arr = { 9, 5, 10, 8, 2, 3, 4, 7, 6, 1 };
int[] arr = { 9, 5, 10, 8, 2, 9, 5, 10, 8, 2 };
quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
System.out.println(Arrays.toString(arr));

【讨论】：

谢谢你。我无法理解为什么会有所作为，但我会尝试在我的代码中实现它，看看它是否可以。
添加 break 语句以退出 while 循环似乎可以做到这一点。不知道为什么会这样。
之前的代码无法检查边界条件，何时中断或继续。三个 break 语句就是这样做的。以前的代码会同时进行值检查和边界检查，但新代码会检查值的有效性，然后检查边界以中断或继续。
@rcgldr 我更改了 break 语句，你能检查一下吗？我测试了使用你的输入。
@UgurBasak - 我发布了一个答案，但我从 C 转换为 Java。也许你可以测试一下。这本质上是 wiki Hoare partition scheme。

【解决方案3】：

这两行是可疑的：

quickSort(arr, p+1, right);

和

int l = left+1;

在取右侧分区时，是否跳过了数组的第一个元素？添加一些示例测试用例及其输出将很有用。

【讨论】：

据我所知，我没有跳过任何值。当我使用调试器时，我还注意到它最初对其进行了正确排序，然后再次切换它们。至少在第二个测试用例中。这是我尝试过的一个测试用例：输入数组：8 5 9 10 12 9 6 12 13 19 22 14 17 21 5 1 4 3 2 结果：1 2 3 4 5 5 6 8 9 9 10 12 12 13 17 14 19 21 22 第二个测试用例：输入数组： 8 5 9 10 12 7 6 13 19 22 14 17 21 5 1 4 3 2 结果： 1 2 3 4 5 5 7 6 8 9 10 12 13 14 17 19 21 22跨度>

【解决方案4】：

您的代码是完美的，但请确保为方法 quickSort 提供正确的值。

        int[] arr = .....;
        int left = 0;
        int right = arr.length - 1;

  public static void quickSort(int[] arr, int left, int right){

【讨论】：

这正是我提供的参数。