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分治法(归并排序、快速排序)

程序员文章站 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

分治法(归并排序、快速排序)

输出

分治法(归并排序、快速排序)

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

分治法(归并排序、快速排序)

输出

分治法(归并排序、快速排序)

算法复杂度

最坏时间复杂度:O(n^2)
平均时间复杂度:O(nlogn)

相关标签: 算法 c++