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C++ 怎么实现快速排序 C++分治算法递归实现逻辑【考研】

小萱酱_8313

小萱酱_8313

发布时间:2026-02-03 11:11:22

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来源于php中文网

原创

partition函数需确保i、j不越界:先i++再比较,先j--再比较,循环条件为i

c++ 怎么实现快速排序 c++分治算法递归实现逻辑【考研】

partition 函数怎么写才不越界

快排核心是 partition,考研常考边界处理。常见错误是用 left 和 right 做下标时,while (arr[i] 没加 <code>i 判断,导致访问越界。正确写法必须双检查:内层循环都要带下标范围约束。

推荐使用「挖坑填数」或「双指针交换」两种稳定写法。例如双指针:

int partition(vector<int>& arr, int left, int right) {
    int pivot = arr[left];
    int i = left, j = right;
    while (i < j) {
        while (i < j && arr[j] >= pivot) j--;
        if (i < j) arr[i++] = arr[j];
        while (i < j && arr[i] <= pivot) i++;
        if (i < j) arr[j--] = arr[i];
    }
    arr[i] = pivot;
    return i;
}
  • arr[j] >= pivot 和 arr[i] 中的等号决定是否稳定(考研不要求稳定,但等号影响重复元素分布)
  • 每次 while 内部都必须先判 i ,否则 <code>j-- 后可能 j == left - 1
  • 返回值是 pivot 最终位置,用于后续递归切分

递归调用时左右区间怎么取

递归调用 quickSort(arr, left, pos-1) 和 quickSort(arr, pos+1, right) 是标准写法,但容易错在边界重叠或漏掉单元素。关键点是:pivot 所在位置 pos 已经排好,不再参与后续排序。

  • 左半部分是 [left, pos-1],不是 [left, pos] —— 否则会重复排 pivot
  • 右半部分是 [pos+1, right],不是 [pos, right]
  • 递归终止条件必须是 left >= right,不能只写 left == right,否则长度为 0 的子数组(如 left=3, right=2)会无限递归

为什么考试要手动实现而不是用 sort()

考研算法题明确要求「手写快排」,本质是考察对分治结构、原地排序、递归边界、最坏复杂度的理解。用 std::sort 直接得 0 分——它底层是 introsort(快排+堆排+插入),不体现分治逻辑。

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  • 题目中若出现「不允许使用 STL 算法」或「要求时间复杂度平均 O(n log n),空间复杂度 O(log n)」,就是在提示你写递归快排并控制栈深度
  • 如果要求「非递归版本」,需用显式栈模拟,但考研极少考;重点还是递归结构是否清晰
  • 实际笔试中,哪怕 partition 写错一两个比较符号,只要主框架(分治+递归调用)正确,也能拿大部分步骤分

随机化 pivot 能不能加分

可以,而且强烈建议加。原版快排最坏 O(n²),比如已排序数组做输入时退化成链表式递归。考研代码若只写 pivot = arr[left],遇到极端测试用例会扣分。

  • 加一句 swap(arr[left], arr[left + rand() % (right - left + 1)]); 就能避免最坏情况
  • 注意:C++11 后推荐用 <random></random>,但考研笔试手写通常允许用 rand(),只需加 srand(time(0)) 在 main 开头(如果完整程序)
  • 不过,如果题目明确说「以首元素为基准」,那就不能改——务必看清题干要求

递归深度和 pivot 选择是快排最容易被忽略的两个得分点,尤其后者,很多同学背熟模板却栽在没随机化上。

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