C++STL函数和排序算法的快排以及归并排序详解
时间：2022-07-31 09:20:05 | 栏目：C代码 | 点击：次
一、队列是什么？
头文件queue主要包括循环队列queue和优先队列priority_queue两个容器。
像栈一样，队列（queue）也是一种线性表，它的特性是先进先出，插入在一端，删除在另一端。就像排队一样，刚来的人入队（push）要排在队尾(rear)，每次出队(pop)的都是队首(front)的人。
就像管道一样先进先出。
队列的相关概念：
1.队头与队尾： 允许元素插入的一端称为队尾，允许元素删除的一端称为队头。
2.入队：队列的插入操作。
3.出队：队列的删除操作。
队列的声明：
#include<iostream>
#include<queue>//队列的头文件
using namespace std;
int main ()
{
queue<int> a;//队列的声明
priority_queue<int> q; //大根堆
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q; // 小根堆
struct Rec//结构体rec中大根堆要定义小于号，小根堆要定义大于号
{
int x,y;
bool operator >(const Rec &t) const
{
return x > t.x;
}
};
queue<Rec> q;
return 0;
}
（1）循环队列 queue
- push // 从队尾插入
- pop // 从队头弹出
- front // 返回队头元素
- back // 返回队尾元素
（2）优先队列 priority_queue
- push // 把元素插入堆
- pop // 删除堆顶元素
- top // 查询堆顶元素（最大值）
#include<iostream>
#include<queue>//队列的头文件
using namespace std;
int main ()
{
queue<int> a;//队列的声明
a.push(1);//在队头插入一个新元素；
a.pop();//弹出队尾元素
a.front();//返回队头
a.back();//返回队尾
//优先队列中
a.top();//取最大值
a.pop();//去最大值
//注意：队列没有clear 函数
q = queue<int>();//重新初始化一个队列，起到清除队列的效果。
return 0;
}
二、排序算法
1.快速排序
主要思想：分治
解题步骤：
1、确定分界点，如果数据量比较大，到一百万之类的，建议分界点取中间。
2、调整区间，分为>=x,和<=x两个部分。
3、递归处理左右两段。
##include<iostream>
using namespace std;
const int N = 1e6 + 10;
int q[N];
int n;
void quick_sort(int q[], int l, int r)
{
if( l >= r) return;//判断数组是否只有1位数或为空
int x = q[l + r >> 1], i = l - 1, j = r + 1;//设置分界点以及i,j两个“指针”；
while( i < j)
{
do i++; while(q[i] < x);
do j--; while(q[j] > x);
if(i < j) //特判如果i,j两指针都不满足i<=x,j>=x这个条件时，交换两个值
{
int t= q[i];
q[i] = q[j];
q[j] =t;
}
}
quick_sort(q,l,j);
quick_sort(q,j+1,r);//递归处理左右两段
}
int main ()
{
scanf("%d", &n);
for(int i = 0; i < n; i++) scanf("%d", &q[i]);
quick_sort(q, 0, n - 1);
for(int i = 0; i < n; i++) printf("%d ",q[i]);
return 0;
}
快速排序例题：第k个数
#include<iostream>
using namespace std;
int n , k;
const int N = 100010;
int q[N];
int quick_sort(int l, int r,int k)
{
if(l == r) return q[l];//特判如果只有一个数，返回这个数
int x = q[l + r >> 1], i = l - 1, j = r + 1;//
while(i < j)
{
do i++; while(q[i] < x);
do j--; while(q[j] > x);
if(i < j) swap(q[i], q[j]);
}
int sl = j - l + 1;
if(k <= sl) return quick_sort(l, j , k);//递归左边
return quick_sort(j + 1, r, k - sl);//递归右边
}
int main ()
{
cin >> n >> k;
for(int i = 0; i < n; i++) scanf("%d", &q[i]);
cout << quick_sort(0, n - 1, k) << endl;
return 0;
}
2、归并排序
主要思想：分治
1、确定分界点mid = （l+r）/2。
2、递归排序左右两边left，right。
3、归并、合二为一（难点）。
??#include<iostream>
using namespace std;
const int N = 100010;
int n;
int q[N], tmp[N];
void merge_sort(int q[], int l, int r)
{
if(l >= r) return;// 特判区间内如果只有一个数或者为空时，直接return;
int mid = l + r >> 1;//确定分界点mid
merge_sort(q, l, mid), merge_sort(q, mid+1, r);//递归排序两边
int k = 0, i = l, j = mid + 1;
while(i <= mid && j <= r)//归并，合并两边
if(q[i] <= q[j]) tmp[k++] = q[i++];
else tmp[k++] = q[j++];
while(i <= mid) tmp[k++] = q[i++];//再次查看左边区间是否还有剩余
while(j <= r) tmp[k++] = q[j++];//再次查看右边区间是否还有剩余
for (i = l, j = 0; i <= r; i++, j++) q[i] = tmp[j];//把tmp[i] 存到q[j]里
}
int main ()
{
scanf("%d", &n);
for(int i = 0; i < n; i++) scanf("%d", &q[i]);
merge_sort(q, 0, n - 1);
for(int i = 0; i < n; i++) printf("%d ", q[i]);
return 0;
}