C++快速排序及优化方案详解

#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
#include<time.h>
using namespace std;
//三色旗原理代码部分
pair<int, int> Quick(vector<int>& vec, int L, int R)
{
	int temp = vec[L];//基准值
	int i = L - 1;//左边界
	int j = R + 1;//右边界
	int index = L;//交换变量
	while (index < j)
	{
		if (vec[index] < temp)
		{
			swap(vec[index++], vec[++i]);
		}
		else if (vec[index] > temp)
		{
			swap(vec[index], vec[--j]);
		}
		else
		{
			index++;
		}
	}
	pair<int, int> p = make_pair(i, j);//存储下次排序的左右边界，
	return p;
}
void Quick_sort(vector<int>& vec, int L, int R)
{
	if (L >= R)return;//递归结束的标志
	pair<int, int> p = Quick(vec, L, R);
	Quick_sort(vec, L, p.first);//将数组的左部分进行排序
	Quick_sort(vec, p.second, R);//将数组的右部分进行排序
}
int main()
{
	vector<int> vec = { 5,6,3,7,2,8 };
	Quick_sort(vec, 0, vec.size() - 1);
	for (auto it : vec)
	{
		cout << it << " ";
	}
	return 0;
}

clock_t startime, endtime;
	startime = clock();
    ....//中间代码
	endtime = clock();
	cout << (double)(endtime - startime)/ CLOCKS_PER_SEC << endl;

#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
#include<time.h>
using namespace std;
//三色旗原理代码部分
pair<int, int> Quick(vector<int>& vec, int L, int R)
{
	int temp = vec[rand()%(R-L+1)+L];//随机获取基准值进行优化
	//int temp = vec[L];//没有获取随机基准值
	int i = L - 1;//左边界
	int j = R + 1;//右边界
	int index = L;//交换变量
	while (index < j)
	{
		if (vec[index] < temp)
		{
			swap(vec[index++], vec[++i]);
		}
		else if (vec[index] > temp)
		{
			swap(vec[index], vec[--j]);
		}
		else
		{
			index++;
		}
	}
	pair<int, int> p = make_pair(i, j);//存储下次排序的左右边界，
	return p;
}
void Quick_sort(vector<int>& vec, int L, int R)
{
	if (L >= R)return;//递归结束的标志
	pair<int, int> p = Quick(vec, L, R);
	Quick_sort(vec, L, p.first);//将数组的左部分进行排序
	Quick_sort(vec, p.second, R);//将数组的右部分进行排序
}
int main()
{
	clock_t startime, endtime;
	startime = clock();//开始时间
	vector<int> vec;
	for (int i = 0; i < 100000; i++) {
	//(在这里使用十万级别的数据量 完全有序的数组进行计算时间复杂度 百万级别的数据量由于程序执行时间太长 不例举)
		vec.push_back(i);
	}
	Quick_sort(vec, 0, vec.size() - 1);
	/*for (auto it : vec)//在这里不进行输出，数据量太大
	{
		cout << it << " ";
	}*/
	endtime = clock();//结束时间
	cout << (double)(endtime - startime)/ CLOCKS_PER_SEC << endl;
	//在这里没有定义单位，只通过数值进行比较来判断
	return 0;
}

#include<iostream>
#include<vector>
#include<time.h>
using namespace std;
void Insert_sort(vector<int>& vec,int L,int R) {
    for (int i = L+1; i < R; i++) {//用i来记录无序表的第一个值的下标
        int j = i - 1;//用来记录前面有序列的最后一个值的下标
        int temp = vec[i];//记录无序列的第一个值的值
        for (; j >= 0; j--) {
            if (vec[j] > temp) {
                vec[j + 1] = vec[j];//将有序表中的元素后移。
            }
            else {
                break;//当无序表中的第一个值不比有序表中的最后一个值小时，跳出循环
            }
        }
        vec[j + 1] = temp;//将后移后的空值补上无序表中的第一个值。
    }
}
int qucikSort(vector<int>& vec, int L, int R)
{
    swap(vec[L], vec[rand() % (R - L + 1) + L]);// 随机产生"基准"元素所在位置，并与第一个元素交换位置
    int temp = vec[L]; // 将第一个元素作为"基准"元素
    // 使用i索引从左到右遍历，使用j索引从右到左遍历
    int i = L + 1;// 索引值i初始化为第二个元素位置
    int j = R;// 索引值j初始化为最后一个元素位置
    while (true) {
        while ((i < R) && (vec[i] < temp)) i++;// 使用索引i从左往右遍历直到 vec[i] < temp
        while ((j > L + 1) && (vec[j] > temp)) j--;// 使用索引j从右往左遍历直到 vec[j] > temp
        if (i >= j) break;// 退出循环的条件
        swap(vec[i], vec[j]);// 将 vec[i] 与 vec[j] 交换位置
        i++;
        j--;
    }
    swap(vec[L], vec[j]);// 最后将"基准"元素temp放置到合适的位置
    return j;
}
void quick(vector<int>& vec, int L, int R)
{
    if (R - L <= 40) {//当数据量比较小时我们采用插入排序进行
        Insert_sort(vec, L, R);
        return;
    }
    int p = qucikSort(vec, L, R);// 对vec[left...right]区间元素进行排序操作，找到"基准"元素
    quick(vec, L, p - 1);// 对基准元素之前的序列递归
    quick(vec, p + 1, R);// 对基准元素之后的序列递归
}
int main()
{
    clock_t startime, endtime;
    startime = clock();//开始时间
    vector<int> vec;
    srand(time(0));
    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
    //(在这里使用十万级别的数据量，完全有序的数组进行计算时间复杂度
    // 百万级别的数据量由于程序执行时间太长，不例举)
        vec.push_back(rand()%100);
    }
    quick(vec, 0, vec.size() - 1);
    //for (auto it : vec)//在这里不进行输出，数据量太大
    //{
    //    cout << it << " ";
    //}
    endtime = clock();//结束时间
    cout << (double)(endtime - startime) / CLOCKS_PER_SEC << endl;
    //在这里没有定义单位，只通过数值进行比较来判断
    return 0;
}