C/C++實現三路快速排序算法的原理是什么

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書接上文，上次講到了雙路快速排序，雙路快速排序是將等于v（標志數）的數也進行交換，從而避免了在處理有大量重復數據的數組分組時的不平衡。而三路快速排序則是將等于v的數也分成一組，同樣可以解決上述問題。其原理如下：

1、采用隨機排序的方法將某個數作為分割數，放在數組開頭，該數定義為v。將小于v的一段數組開頭的數索引定義為lt，將需要遍歷的數組的索引定義為i，將小于v的一段數組的索引定義為gt,數組的開頭和結尾的索引分別為l和r。原理圖如下：

2、對索引i進行維護，逐個比較索引i對應的數與v的關系。如果arr[i]<v，那么將arr[i]和arr[lt+1]交換，之后將索引i和lt分別向后移動一位。如下圖藍色的e和灰綠色的那塊相交換

3、如果arr[i]=v，則將arr[i]納入等于v的那一部分，之后將索引i向后移動一位

4、如果arr[i]>v，則將arr[i]與arr[gt-1]交換位置，之后將索引gt向前移動一位，但是要注意，這時，索引i不需要移動，因為交換過來的數不知道大小，下一步還需要接著判斷。

5、按照這個流程，gt會和i重合，則結束比較的過程

6、最后，不要忘了將arr[l]和arr[lt]交換位置，注意：這里交換位置的是arr[lt]。排序完成

代碼如下：

#ifndef QUICKSORT3_H#define QUICKSORT3_H//三路快速排序算法#include <iostream> #include <stdlib.h>using namespace std;template <typename T>void __QuickSort3way(T *arr,int l,int r){ //遞歸的終止條件 if (l>=r)  { return; } else { //隨機快速排序選取的隨機值，為了避免在整體大致有序的情況下產生分組不平衡現象，使算法退化 int RAND = (rand() % (r - l) + l); swap(arr[l], arr[RAND]); T v = arr[l]; //小于v的分組的初始索引 int lt = l; //大于v的分組的初始索引 int gt = r + 1; //等于v的分組的初始索引，并且，此索引是數組遍歷值的索引 int i = l + 1; while (i<gt) {  //如果遍歷的數據小于v  if (arr[i]<v)  {  //將該數組與第一個等于v的數據交換  swap(arr[lt + 1], arr[i]);  //維護小于v的索引和待遍歷的數據的索引  lt++;  i++;  }  //如果數據大于v  else if (arr[i]>v)  {  //交換該數與大于v的第一個數,但是在這里不需要維護i的索引  swap(arr[i], arr[gt - 1]);  gt--;  }  else//arr[i]==v  {  i++;//直接維護i的索引  } } //最后將數組第一個數v和小于v的最后一個數互換 swap(arr[l],arr[lt]); __QuickSort3way(arr,l,lt); __QuickSort3way(arr,gt,r); }}template <typename T>void QuickSort3way(T *arr,int n){ __QuickSort3way(arr, 0, n - 1);}#endif // !QUICKSORT3_H

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