实现 3 路分区以实现快速排序
Implementing 3 way partitioning for quick sort
我正在尝试实现 3 向分区以进行快速排序。 我测试了很多自定义测试用例，但如果工作正常，但对于一些未知情况会失败。我不知道我要去哪里。
这是代码。 分区：
int* partition3(vector<long long int> &a, int l, int r) {
int* m = new int[2];
long long int x = a[l];
int j = l;
int k = l;
for (int i = l + 1; i <= r; i++) {
if (a[i] < x) {
j++;
k++;
swap(a[i], a[j]);
}
else if(a[i]==x)
{
k++;
swap(a[i],a[k]);
}
}
swap(a[l], a[j]);
m[0]=j;
m[1]=k;
return m;
}
排序功能：
void randomized_quick_sort(vector<long long int> &a, int l, int r) {
if (l >= r) {
return;
}
int k = l + rand() % (r - l + 1);
swap(a[l], a[k]);
int* m = new int[2];
m = partition3(a, l, r);
randomized_quick_sort(a, l, m[0]-1);
randomized_quick_sort(a, m[1], r);
}
如果你帮助我，我将不胜感激。
实现可证明正确的三向分区的最简单方法是使用循环不变量方法。为了简单和通用，让我们使用迭代器。请考虑以下不变量：
In the range
[first, i) all elements are less than pivot
[i, j) all elements are equal to pivot
[j, k) unpartitioned range
[k, last) all elements are greater than pivot
最初，i = first、j = first和k = last，以便整个范围[first, last)是未分区的。在每次迭代中，我们将按一个元素收缩此范围。最后，j = k，以便整个范围是三向分区的。
以下代码实现了此想法：
template<class It>
std::pair<It, It> three_way_partition(It first, It last) {
assert(first != last);
const auto& pivot = *--last;
auto i = first, j = first, k = last;
while (j != k)
if (*j < pivot)
std::iter_swap(i++, j++);
else if (pivot < *j)
std::iter_swap(j, --k);
else
++j;
std::iter_swap(j++, last);
return {i, j};
}
在这里，我使用最后一个元素作为枢轴。此选择简化了代码，但不是必需的。
使用此函数的快速排序算法为：
template<class It, class Gen>
void randomized_quick_sort(It first, It last, Gen&& gen) {
if (last - first <= 1)
return;
std::uniform_int_distribution<typename It::difference_type>
dist(0, last - first - 1);
std::iter_swap(first + dist(gen), last - 1);
const auto p = three_way_partition(first, last);
randomized_quick_sort(first, p.first, gen);
randomized_quick_sort(p.second, last, gen);
}
示例用例：
std::mt19937 gen; // you might want to initialize it with std::random_device
std::vector<int> vec;
// initialize vec
randomized_quick_sort(vec.begin(), vec.end(), gen);
演示
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