使用Java中的Hoare Partitioning对数组进行排序的快速排序算法答案

【问题标题】：Quick sort algorithm to sort the array by using the Hoare Partitioning in Java使用Java中的Hoare Partitioning对数组进行排序的快速排序算法
【发布时间】：2020-03-17 23:34:18
【问题描述】：

我正在尝试通过快速排序对这个数组进行排序：

int[] arr = {25,23,21,29,28,22,24,27};

我的快速排序功能：

public static void quickSort(int[] arr) { // sorts array using quick sort algorithm
    if (arr[0] < arr[arr.length-1]) {
        int s = hoarePartitioning(arr);
        quickSort(Arrays.copyOfRange(arr, 0, s-1));
        quickSort(Arrays.copyOfRange(arr, s+1, arr.length));
    }
}

我使用了霍尔分区：

public static int hoarePartitioning(int[] arr) {
    int pivot = arr[0];
    int i = 0;
    int j = arr.length;
    do {
        do {i++;} while(pivot >= arr[i] && i < arr.length);
        do {j--;} while(pivot <= arr[j] && j >= 0);
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }while(i <= j);

    int temp = arr[i];  //undo last swap when i >= j
    arr[i] = arr[j];
    arr[j] = temp;

    temp = arr[0];
    arr[0] = arr[j];
    arr[j] = temp;

    return j;
}

但是，当我打印出数组时，结果如下：

22 23 21 24 25 28 29 27

我的 Hoare 分区功能工作正常，但我仍然不明白为什么数组没有排序。我在这里做错了什么？谢谢。

【问题讨论】：

标签： java quicksort

【解决方案1】：

quicksort 方法根本上是错误的：

    quickSort(Arrays.copyOfRange(arr, 0, s-1));
    quickSort(Arrays.copyOfRange(arr, s+1, arr.length));

每次递归时，为左右子数组创建一个新数组，（尝试）对新数组进行排序，然后将它们扔掉。最终结果：原始数组没有改变。

不要复制子数组。传递原始数组，以及要在每个递归调用中排序的子数组的开始和结束。如有必要，使用辅助功能；例如

 public void quicksort(int[] array) {
     quicksort(array, 0, array.length - 1);
 }

 public void quicksort(int[] array, int start, int end) {
     ...
 }

还有其他一些问题：

if 测试看起来错误。为什么你会在这种情况下跳过对数组/子数组进行排序？实际测试应该是正在排序的子数组的大小......而不是子数组的内容。
子数组的上限计算看起来错误； s - 1 是包含范围，但 arr.length 是排他范围。其中一个肯定是错的。

【讨论】：

感谢第一个建议。但是，当我调试时，两个子数组似乎都适合我的界限。
我不明白你在说什么。您指的是哪个“第一个建议”？主要问题还是“其他问题”#1？

【解决方案2】：

作为单个函数的通用 Hoare 分区代码。使用中间值作为主元可以避免已排序或反向排序数据的最坏情况 O(n^2) 时间复杂度。除了 a[hi] 之外的任何元素都可以用作此特定代码的枢轴。不需要对索引进行边界检查，因为最坏的情况是，到达枢轴将停止初始内部循环，并且任何交换都将允许内部循环重复而不进行边界检查。

    public static void qsort(int[] a, int lo, int hi)
    {
        if(lo >= hi)
            return;
        int  p = a[lo+(hi-lo)/2];
        int  i = lo-1;
        int  j = hi+1;
        int t;
        while(true){
            while(a[++i] < p);
            while(a[--j] > p);
            if(i >= j)
                break;
            t     = a[i];
            a[i] = a[j];
            a[j] = t;
        }
        qsort(a, lo, j);
        qsort(a, j+1, hi);
    }

【讨论】：