快排与归并的算法(非递归版)

一.快排
1.递归法(方法多样)
1>hoare版
注：该方法小编已经在上篇博客中先容过了，就不在这里过多赘述了，如果有兴趣的小伙伴可以看看小编的上篇博客哦
2>挖坑法
1）方法先容：界说最左边的数据为key，此时最左边的位置内可视为没有数据(即被挖了个坑)，界说L，R两个下标，分别位于最左侧和最右侧，R向前走，若找到比key小的数据停下来，将该处数据放在坑位中，这时R指向的位置成为新坑；L开始向后走，若找到比key大的数据停下来，将该处数据放在坑位中，这时L指向的位置成为新坑；当R与L相遇时，将key放在相遇位置的坑中，此时完成依次排序，下面将数据分成[left,key-1],[key+1,right]两个区间举行下一轮的排序，直至排序完成
2）时间复杂度：O(N*logN)
     空间复杂度：O(1)
3）代码实现

1. int qSortWay2(int* a, int left, int right)
2. {
3.         int key = a[left];
4.         int begin = left, end = right;
5.         while (begin < end)
6.         {
7.                 while (begin<end && a[end] > key)
8.                 {
9.                         end--;
10.                 }
11.                 a[begin] = a[end];
12.                 while (begin<end && a[begin] < key)
13.                 {
14.                         begin++;
15.                 }
16.                 a[end] = a[begin];
17.         }
18.         a[begin] = key;
19.     return begin;
20. }

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3>前后指针法
1）方法先容：界说prev,cur两个下标，prev指向key所在位置，cur指向prev的下一个位置，cur向后走，如果找到比key小的数据，先将prev++，再将cur,prev所在位置的数据互换,cur继续向后找比key小的数据，直至cur越界访问数据，返回prev作为下次排序的分割点下标
2）时间复杂度：O(N*logN)
      空间复杂度：O(1)
3）代码实现

1. int qSortWay3(int* a, int left, int right)
2. {
3.         int keyi = left;
4.         int prev = left;
5.         int cur = prev + 1;
6.         while (cur <= right)
7.         {
8.                 if (a[cur] < a[keyi] && ++prev != cur)
9.                         Swap(&a[cur], &a[prev]);
10.                 cur++;
11.         }
12.         Swap(&a[prev], &a[keyi]);
13.         return prev;
14. }

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2.非递归法
1>方法先容：使用栈将每个区间的左右下标分别入栈，待数据被细分到只有左下标>=右下标时，开始将左右下标出栈，举行排序

2>使用非递归法可以大大低落栈的消耗，但不一定能进步服从
1)使用栈模拟递归法实现非递归排序雷同于二叉树的前序遍历
2)使用队列模拟递归法实现非递归排序雷同于二叉树的层序遍历(使用队列大概无法实现排序，且空间消耗很大，不推荐使用)
3>代码实现

1. void QuickSortNonR(int* a, int left,int right)
2. {
3.         ST st;
4.         STInit(&st);
5.         STPush(&st, right);
6.         STPush(&st, left);
7.         while (!STEmpty(&st))
8.         {
9.                 int begin = STTop(&st);
10.                 STPop(&st);
11.                 int end = STTop(&st);
12.                 STPop(&st);
13.                 int keyi = qSortWay3(a, begin, end);
14.                 //[begin,keyi-1],keyi,[keyi+1,end]
15.                 if (keyi+1 < end)
16.                 {
17.                         STPush(&st, end);
18.                         STPush(&st, keyi + 1);
19.                 }
20.                 if (begin < keyi - 1)
21.                 {
22.                         STPush(&st, keyi - 1);
23.                         STPush(&st, begin);
24.                 }
25.         }
26.         STDestory(&st);
27. }

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二.归并(非递归法)
1.方法先容
1)使用gap对数据从小区间到大区间举行归并（雷同于将归并的递归方法用循环的方式举行从底层到顶层的排序），同时对两组数据[begin,begin+gap-1],[begin+gap,begin+2*gap-1]归并
2)gap从1开始，实现11归并，再2倍增长
3)注意此时存在越界访问的分风险，此时可以接纳如下方法举行避免越界

2.时间复杂度：O(N*logN)
    空间复杂度：O(N)
3.代码实现

1. void MergeSortNonR(int* a, int n)
2. {
3.         int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
4.         if (tmp == NULL)
5.         {
6.                 perror("malloc fail");
7.                 return;
8.         }
9.        
10.         int gap = 1;
11.         while (gap < n)
12.         {
13.                 for (int i = 0; i < n; i += 2 * gap)
14.                 {
15.                         int begin1 = i, end1 = i + gap - 1;
16.                         int begin2 = i + gap, end2 = i + 2 * gap - 1;
17.                         int j = i;
18.                         //前一组最后一个数据下标大于n-1,则后面一组数据全部越界
19.                         if (end1 >= n)
20.                         {
21.                                 break;
22.                         }
23.                         //后一组最后一个数据下标大于n-1,则有部分数据越界，令尾巴等于n-1
24.                         if (end2 >= n)
25.                         {
26.                                 end2 = n - 1;
27.                         }
28.                         while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2)
29.                         {
30.                                 if (a[begin1] < a[begin2])
31.                                 {
32.                                         tmp[j++] = a[begin1++];
33.                                 }
34.                                 else
35.                                 {
36.                                         tmp[j++] = a[begin2++];
37.                                 }
38.                         }
39.                         while (begin1 <= end1)
40.                         {
41.                                 tmp[j++] = a[begin1++];
42.                         }
43.                         while (begin2 <= end2)
44.                         {
45.                                 tmp[j++] = a[begin2++];
46.                         }
47.                         memcpy(a + i, tmp + i, sizeof(int) * (end2 - i + 1));
48.                 }
49.                 gap = gap * 2;
50.         }
51.        
53.         free(tmp);
54.         tmp = NULL;
55. }

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