| 网站首页 | 文章中心 | 电子书下载 | 矢量图库 | 视频教程 | 素材下载 | 程序代码下载 | JS代码 | 论坛 | 
常用软件类:
|杀毒安全 |联络聊天 |网络软件 |多媒体类 |系统工具 |图形图像 |系统工具 |应用软件 |行业软件
开发设计类:
|动画制作 |图像处理 |3D设计 |操作系统 |站长学院 |网络相关 |WEB设计 |数据库类 |程序开发
一个C语言实现不含递归的高效快速排序算法
作者:未知    文章来源:网络    点击数:    更新时间:2006-8-14
  编写一个对性能要求很高的程序,要用到排序功能。要排序的数据类型有很多种,有整数、浮点数、各种结构(根据某个属性进行比较)等。如果调用libc的qsort()函数,调用比较函数的开销将会很大。因此就产生自己写一个排序函数的想法。由于数据类型的多样性,因此算法要有一定通用性。但我又不想用调用比较函数的开销,因此只能用宏来实现了。由于快速排序是目前最快的通用排序算法,因此当前选用快速排序算法。我选用Bentley-McIlroy的三路划分快速排序法,原型如下:
void quicksort(Item a[], int l, int r){int i = l-1, j = r, p = l-1, q = r; Item v = a[r];if (r <= l) return;for (;;) {while (a[++i] < v) ;while (v < a[--j]) if (j == l) break;if (i >= j) break;exch(a[i], a[j]);if (a[i] == v) { p++; exch(a[p], a[i]); }if (v == a[j]) { q--; exch(a[j], a[q]); }}exch(a[i], a[r]); j = i-1; i = i+1;for (k = l; k < p; k++, j--) exch(a[k], a[j]);for (k = r-1; k > q; k--, i++) exch(a[i], a[k]);quicksort(a, l, j);quicksort(a, i, r);}
但快速排序是采用分治法进行排序,因此有函数的递归调用。这就给用宏实现算法带来困难。没有办法,只好用堆栈来模拟了。但堆栈有可能溢出,在溢出的时候还是要用libc的qsort()来对未排序的部分数据进行排序,但一但情况下是用不到的。最后完成的排序算法如下(其中在数据量较少时转而用插入排序是我增加的内容):
#define LIBCSwap(x, y, t) (t) = (x); (x) = (y); (y) = (t)#define LIBCSimpleLt(x, y)  ((x) < (y))#define LIBCSimpleEq(x, y)  ((x) == (y))extern int LIBCIntCmp(const void *x, const void *y);#define LIBCQuickSort(TYPE, pDat, nCnt, pLtFunc, pEqFunc, pCmpFunc) \do {\int stack[1024], top = 1, l, r, k, i, j, p, q; \TYPE v, t;      \/* stack保存要排序数据的起止点 */stack[0] = 0;    \stack[1] = (nCnt) - 1;  \while (top >= 0) {   \r = stack[top--]; l = stack[top--];  \/* 从堆栈中弹出要排序数据范围,即排序[l, r]之间的数据 */i = l - 1; j = r; p = i; q = r;   \v = (pDat)[r];       \/* 在数据量比较少时改用插入排序 */if (r <= l + 31)       \continue;          \for (;;) {           \while (pLtFunc((pDat)[++i], v));    \while (pLtFunc(v, (pDat)[--j])) if (j == l) break;  \if (i >= j) break;        \LIBCSwap((pDat)[i], (pDat)[j], t);    \if (pEqFunc((pDat)[i], v)) { p++; LIBCSwap((pDat)[p], (pDat)[i], t); }  \if (pEqFunc(v, (pDat)[j])) { q--; LIBCSwap((pDat)[j], (pDat)[q], t); }  \}             \LIBCSwap((pDat)[i], (pDat)[r], t);     \j = i - 1; i++;         \for (k = l; k < p; k++, j--) { LIBCSwap((pDat)[k], (pDat)[j], t); }  \for (k = r - 1; k > q; k--, i++) { LIBCSwap((pDat)[i], (pDat)[k], t); } \if (top < 1019){         \/* 相当于递归调用qsort(pDat, l, j) */stack[++top] = l; stack[++top] = j;    \/* 相当于递归调用qsort(pDat, i, r) */stack[++top] = i; stack[++top] = r;    \}             \else {            \/* 堆栈溢出,调用libc的qsort() */qsort((pDat), j - l + 1, sizeof(TYPE), pCmpFunc);  \qsort((pDat) + i, r - i + 1, sizeof(TYPE), pCmpFunc); \}               \}                \/* 插入排序 */for (i = 1; i < nCnt; i++) {  \t = (pDat)[i];     \for (j = i; j > 0 && pLtFunc(t, (pDat)[j - 1]); j--) \(pDat)[j] = (pDat)[j - 1]; \(pDat)[j] = t;     \}         \} while(0);

这样,用:

LIBCQuickSort(int, pDat, nCnt, LIBCSimpleLt, LIBCSimpleEq, LIBCIntCmp);
就可以完成对一个整数数组的排序。在我的机器上,该函数排序整型数据的效率大概是libc中qsort()的2.5倍。
当然效率的提高也有副作用,比如要定义三个比较函数,而原来只要一个(有时候也可以简化,如LIBCSimpleLt函数实际上可用于任何简单类型的比较),在调用排序之前要对数据类型进行判断(一大堆switch..case)。另外,我对堆栈溢出时的处理方式总是不满意,搞来搞去还是要调用libc,因此把这个算法写出来,大家看看还能如何改进?



相关文章