單鏈表快速排序

2021-06-05 11:48:05 字數 3183 閱讀 2407

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今天在學習《程式設計師使用演算法》時,看到了單鏈表快排序這一節。初看時感覺程式有很大的問題,但是細細品味之後卻發現程式設計的極為巧妙,同時又深感自己c語言指標知識之不牢固,特別是指標的指標方面的知識。

單鏈表的快排序和陣列的快排序基本思想相同,同樣是基於劃分,但是又有很大的不同:單鏈表不支援基於下標的訪問。故書中把待排序的鍊錶拆分為2個子鍊錶。為了簡單起見,選擇鍊錶的第乙個節點作為基準,然後進行比較,比基準大節點的放入左面的子鍊錶,比基準大的放入右邊的子鍊錶。在對待排序鍊錶掃瞄一遍之後,左面子鍊錶的節點值都小於基準的值,右邊子鍊錶的值都大於基準的值,然後把基準插入到鍊錶中,並作為連線兩個子鍊錶的橋梁。然後根據左右子煉表中節點數,選擇較小的進行遞迴快速排序,而對數目較多的則進行跌等待排序,以提高效能。

排序函式中使用的變數如下:

struct node *right;   //右邊子鍊錶的第乙個節點

struct node **left_walk, **right_walk;    //作為指標,把其指向的節點加入到相應的子鍊錶中

struct node *pivot, *old;    //pivot為基準, old為迴圈整個待排序鍊錶的指標

核心**如下:

for (old = (*head)->next; old != end; old = old->next) else

}head為struct node **型別,指向鍊錶頭部,end指向鍊錶尾部,可為null,這段程式的重點在於指標的指標的用法,*left_walk為乙個指向node節點的指標,說的明白點*left_walk的值就是node節點的記憶體位址,其實還有乙個地方也有node的位址,那就是指向node的節點的next域,故我們可以簡單的認為*left_walk = old就是把指向node節點的節點的next域改為節點old的位址,這樣可能造成兩種情況:一種就是*left_walk本來就指向old節點,這樣就沒有改變任何改變,另一種則是改變了*right_walk指向節點的前乙個節點的next域,使其指向後部的節點,中間跳過了若干個節點,不過在這裡這樣做並不會造成任何問題,因為鍊錶中的節點要麼加入到左面的子鍊錶中,要麼加入到右面的子鍊錶中,不會出現節點丟失的情況。

下面用圖示說明下上面的問題:

這裡假設鍊錶的值一次是5、2、4、6、1。根據程式首先head = left_walk指向值為5的節點,old指向值為2的節點,2小於5,所以加入2到左面的子鍊錶中,*left_walk=old,我們知道,*left_walk指向的是第乙個節點,這樣做改變了head指標值,使其指向第二個節點,然後left_walk後移,old後移,4同樣小於5,故繼續上述操作,但是這是*left_walk和old指向的是同乙個節點,沒有引起任何變化,left_walk和old後移,6大於5,這時不同就出現了,要把其加入到右邊的子鍊錶中,故是*right_walk = old,其實right_walk初試化為&right,這句話相當於right = old,即令old當前指向的節點作為右邊子鍊錶的第乙個節點,以後大於基準的節點都要加入到這個節點中,且總是加入到尾部。此時right_walk,和old後移,1小於5應該加入到左邊的子鍊錶中,*left_walk = old,此時*left_walk指向6,故此語句的作用是更改節點4的next值,把其改為1的位址,這樣6就從原來的鍊錶中脫鉤了,繼續left_walk和old後移到9節點,應加入到右邊的子鍊錶中,此時*right_walk指向1,故把9節點加入到6節點的後面。

這就是基本的排序過程,然而有乙個問題需要搞明白,比如有節點依次為struct node *a, *b, *c,node **p , p = &b,如果此時令*p = c,即實際效果是a->next = c;我們知道這相當於該a的next域的值。而p僅僅是乙個指標的指標,它是指向b所指向的節點的位址的指標,那麼當我們更改*p的值的時候怎麼會改到了a的next呢(這個可以寫程式驗證下,確實如此)?其實並非如此,我們自習的看看程式,left_walk初始化為head,那麼第一次執行*left_walk是把head指向了左邊鍊錶的起始節點,然後left_walk被賦值為&(old->next),這句話就有意思了,我們看以看看下面在執行*left_walk=old時的情況,可以簡單的來個等價替換,*left_walk = old也就相當於*&(old->next) = old,即old->nex = old,不過這裡的old可不一定是old->next所指向的節點,應為left_walk和right_walk都指向它們的old節點,但是卻是不同的。

演算法到這裡並沒有完,這只是執行了一次劃分,把基準放入了正確的位置,還要繼續,不過下面的就比較簡單了,就是遞迴排序個數比較小的子鍊錶,迭代處理節點數目比較大的子鍊錶。

整體**如下:

[cpp]view plain

copy

/*** 單鏈表的快排序

* author :blue

* data   :2010-4-6

*/#include 

#include 

#include 

//鍊錶節點

struct node ;  

//鍊錶快排序函式

void qlistsort(

struct node **head, struct node *head);  

//列印鍊錶

void print_list(

struct node *head)   

printf("/n");  

}  int main(

void)   

print_list(head);  

printf("---------------------------------/n");  

qlistsort(&head, null);  

print_list(head);  

return 0;  

}  void qlistsort(

struct node **head, struct node *end)  else   

}  //合併鍊錶

*right_walk = end;       //結束右鍊錶

*left_walk = pivot;      //把基準置於正確的位置上

pivot->next = right;     //把鍊錶合併

//對較小的子鍊錶進行快排序,較大的子鍊錶進行迭代排序。

if(left_walk > right_walk)  else   

} while (count > 1);   

}  

單鏈表快速排序

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