分治法(归并排序、快速排序)
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2024-02-23 14:19:34
...
归并排序
算法思想
将待排序元素分成大小大致相同的两个子元素集合,然后分别对两个子集合进行排序,最终将排好序的两个子集合合并成所要求的排好序的集合。
从以上原理可以看出:
1、当待排序元素集合只含有一个元素时,无需排序,可以直接得到此规模问题的解。
2、将元素集合分解成两个子元素集合时,子元素集合仍满足可分解性质,且问题类型相同,具有最优子结构。
3、分解出的子问题仍然相互独立
4、分解后的子问题合并后,即为原问题的解。
这些满足分治法的使用特征,以下为使用分治法编写的程序。
程序
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
ifstream infile;
ofstream outfile;
void merge(int a[],int l,int r,int mid) {//将已经划分好的集合排序
int aux[1000];//复制数组
int n, m;
int i = l;
n = l, m = mid + 1;
for (; n <= mid&&m <= r;) //将两个子集合的元素按序进行比较,按从小到大顺序放入赋值数组中
aux[i++] = a[n] <= a[m] ? a[n++] : a[m++];
while (n <= mid)//如果右边元素已经全部比较完,则将左边元素按序放入复制数组中
aux[i++] = a[n++];
while (m <= r)//如果左边元素已经全部比较完,则将右边元素按序放入复制数组中
aux[i++] = a[m++];
for (int j = l; j < i; j++)//比较结束,将复制数组中的元素返回原数组中,j<i否则数组越界
a[j] = aux[j];
}
void merge_sort(int a[], int l, int r) {//归并排序
if (l < r) {
int mid = (l + r) / 2;
merge_sort(a, l, mid);
merge_sort(a, mid + 1, r);
merge(a,l,r,mid);
}
}
int main() {
infile.open("input.txt");//指定输入文件位置
outfile.open("ouput.txt");//指定输出文件位置
int n;//获取排序个数
infile >> n;
int *a = new int(n);
for (int i = 0; i < n; i++) {//获取待排序序列
infile >> a[i];
}
merge_sort(a, 0, n - 1);//merge_sort归并排序
for (int i = 0; i < n; i++) {
outfile << a[i]<<" ";//输出排序结果
}
}
输入
输出
算法复杂度
分解过程的次数为log2n,而合并过程中的复杂度为O(n),故算法复杂度为:O(nlog2n)
这位博主提供了更清晰的合并排序的演示过程,大家可以参考一下https://www.cnblogs.com/chengxiao/p/6194356.html
快速排序
程序
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
ifstream infile;
ofstream outfile;
int a[1000];
int Quick_sort(int a[],int l,int r) {
int i, j, temp,p,m;
temp = a[l];//基准数
i = l, j = r, p = i;//i,j分别为左右哨兵
if (l >= r)
return 0;
else {
while (i != j) {
while (a[j] >= temp&&i<j)//左侧哨兵始终在右侧哨兵的左边,同时右边的数始始终不小于基准数
j--;
while (a[i] <= temp&&i<j)//左侧哨兵始终在右侧哨兵的左边,同时左边的数始终不大于基准数
i++;
if (i < j)//当左右哨兵都找到不满足条件的数后,左右交换
{
m = a[i];
a[i] = a[j];
a[j] = m;
}
}
a[l] = a[i];//左右哨兵相遇,将相遇位置对应的数与基准数交换
a[i] = temp;
Quick_sort(a, l, i - 1);//基准数左侧再次进行快速排序
Quick_sort(a, i + 1, r);//基准数右侧再次进行快速排序
}
}
int main() {
infile.open("input.txt");
outfile.open("output.txt");
int n;
infile >> n;
for (int i = 0; i < n; i++)
infile >> a[i];
Quick_sort(a,0,n-1);
for(int i = 0; i < n; i++ )
outfile << a[i] << " ";
}
输入
输出
算法复杂度
最坏时间复杂度:O(n^2)
平均时间复杂度:O(nlogn)
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