关于快速排序

Question

我已经写了这段代码，但它将在控制台中打印这些堆栈跟踪，请帮助我，谢谢！( "p“和"q”分别是数组的第一个和最后一个索引)

public class JavaQuickSort {

public static void QuickSort(int A[], int p, int q) {
    int i, last = 0;

    Random rand = new Random();
    if (q < 1) {
        return;
    }
    **swap(A, p, rand.nextInt() % (q+1));**

    for (i = p + 1; i <= q; i++) {
        if (A[i] < A[p]) {
            swap(A, ++last, i);
        }

    }
    swap(A, p, last);
    QuickSort(A, p, last - 1);
    QuickSort(A, last + 1, q);
}

private static void swap(int[] A, int i, int j) {
    int temp;
    temp = A[i];
    **A[i] = A[j];**
    A[j] = temp;


}
public static void main(String[] args){
    int[] A = {2,5,7,3,9,0,1,6,8};
    **QuickSort(A, 0,8 );**
    System.out.println(Arrays.toString(A));
}
}

堆栈跟踪：

run:
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: -3
        at JavaQuickSort.swap(JavaQuickSort.java:38)
        at JavaQuickSort.QuickSort(JavaQuickSort.java:22)
        at JavaQuickSort.main(JavaQuickSort.java:45)
Java Result: 1
BUILD SUCCESSFUL (total time: 2 seconds)

我还对导致堆栈跟踪的语句进行了加粗处理。像==> ** ...**

编辑：

public class JavaQuickSort {

public static void QuickSort(int arr[],int lo,int hi) {
    int n = arr.length;
    if(n<=1)
        return;
    **int r = partition(arr);**
    **QuickSort(arr,lo , r-1);**
    QuickSort(arr, r+1, hi);
}

private static void swap(int[] A, int i, int j) {
    int temp;
    temp = A[i];
    **A[i] = A[j];**
    A[j] = temp;


}
public static int partition(int arr[]){
      int i, last = 0;
 Random rand = new Random();
    int n = arr.length;
    if (n <= 1)
        return arr[0];

    **swap(arr, 0, rand.nextInt(n));**

    for (i =1; i <n; i++) {
        if (arr[i] < arr[0]) {
            swap(arr, ++last, i);
        }

    }
    swap(arr, 0, last);
    return last;
}
public static void main(String[] args){
    int[] A = {2,5,7,3,9,0,1,6,8};
    **QuickSort(A, 0,8 );**
    System.out.println(Arrays.toString(A));
}
}

我编辑我的帖子是为了更容易理解，它也会打印这些堆栈跟踪，我加粗了导致这些堆栈跟踪的行！

堆栈跟踪：

run:
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: -1
        at JavaQuickSort.swap(JavaQuickSort.java:27)
        at JavaQuickSort.partition(JavaQuickSort.java:39)
        at JavaQuickSort.QuickSort(JavaQuickSort.java:19)
        at JavaQuickSort.QuickSort(JavaQuickSort.java:20)
        at JavaQuickSort.QuickSort(JavaQuickSort.java:20)
        at JavaQuickSort.QuickSort(JavaQuickSort.java:20)
        at JavaQuickSort.QuickSort(JavaQuickSort.java:20)
        at JavaQuickSort.main(JavaQuickSort.java:52)
Java Result: 1
BUILD SUCCESSFUL (total time: 2 seconds)

请帮帮我谢谢

编辑：

我写了这段代码，注意到了这篇文章的第一个答案，但它不会对我的数组进行排序！

public class JavaQuickSort {

public static void QuickSort(int arr[], int lo, int hi) {
    if (hi > lo) {
         Random rand = new Random();
        int pivotIndex = lo + rand.nextInt(hi-lo+1);
        int pivotnewIndex = partition(arr, lo, hi,pivotIndex);
        QuickSort(arr, lo, pivotnewIndex - 1);
        QuickSort(arr, pivotnewIndex + 1, hi);
    }
}

private static void swap(int[] A, int i, int j) {
    int temp;
    temp = A[i];
    A[i] = A[j];
    A[j] = temp;


}

public static int partition(int arr[],int lo,int hi,int pivotIndex)
{
    int pivotValue = arr[pivotIndex];
    swap(arr, hi, pivotIndex);
    int storeIndex = lo;
    for(int i = lo;i<hi;i++){
        if (arr[i]<=pivotValue)
        swap(arr, storeIndex, i);
        storeIndex = storeIndex ++;
    }
    swap(arr, storeIndex, hi);
    return storeIndex;

}

public static void main(String[] args) {
    int[] A = {2, 5, 7, 3, 9, 0, 1, 6, 8};
    QuickSort(A, 0, 8);
    System.out.println(Arrays.toString(A));
}
}

输出：

run:
[2, 9, 3, 8, 0, 6, 7, 1, 5]
BUILD SUCCESSFUL (total time: 2 seconds)

我需要你的帮助，我真的很困惑！

Answer 1

您的代码存在以下问题：

• 请勿一次性创建新的Random实例。只需创建一次，将其存储在比方说static字段中，然后使用它为您的range
• Perhaps生成许多随机数为透视创建随机索引，它必须位于p和q之间。
• 在给定的range
• Perhaps中使用lo和hi生成随机数使用p和hi而不是p和D16，并且D17而不是D16可以使用其成员D21获取数组的长度

至于快速排序算法本身，它看起来不像我以前见过的任何东西。我建议研究标准的命令式实现，并对其进行调整。

另请参阅

• Wikipedia/Quicksort

更新

不幸的是，您在某种程度上混淆了维基百科上的伪代码。您想要调整此算法：

  function partition(array, left, right, pivotIndex)
     pivotValue := array[pivotIndex]
     swap array[pivotIndex] and array[right] // Move pivot to end
     storeIndex := left
     for i  from  left to right - 1 // left ≤ i < right  
         if array[i] ≤ pivotValue 
             swap array[i] and array[storeIndex]
             storeIndex := storeIndex + 1
     swap array[storeIndex] and array[right] // Move pivot to its final place
     return storeIndex

  procedure quicksort(array, left, right)
     if right > left
         select a pivot index //(e.g. pivotIndex := left+(right-left)/2)
         pivotNewIndex := partition(array, left, right, pivotIndex)
         quicksort(array, left, pivotNewIndex - 1)
         quicksort(array, pivotNewIndex + 1, right)

请注意，上面的算法选择left和right之间的子数组的中间元素作为透视索引。由于您需要随机化的快速排序，因此需要在left和right之间选择一个随机索引，因此需要按如下方式更改公式：

  pivotIndex := left + (random number between 0 and right-left inclusive)

例如，如果是left = 5和right = 7，那么您希望pivotIndex为5 + x，其中x是介于0和7-5=2之间的随机数。

因为Random.nextInt(n)有一个排他性的上限，所以把它翻译成Java应该是这样的：

int pivotIndex = lo + rand.nextInt(hi - lo + 1);

最终修正

你犯了一个初学者常犯的错误：

    // HORRIBLE FORMATTING! Don't do this!
    if (arr[i]<=pivotValue)
    swap(arr, storeIndex, i);
    storeIndex = storeIndex ++;

如果您注意到上面的伪代码，这两个语句都应该是if主体的一部分，但如果正确缩进并添加大括号，上面的代码实际上是这样的：

    // PROPER FORMATTING! Reveals bug instantly!
    if (arr[i]<=pivotValue) {
        swap(arr, storeIndex, i);
    }
    storeIndex = storeIndex ++;

因此，修复方法是将storeIndex增量移动到if主体，如下所示：

    // Corrected according to pseudocode!
    if (arr[i]<=pivotValue) {
        swap(arr, storeIndex, i);
        storeIndex = storeIndex ++;
    }

或者你也可以这样做：

    // Nice and clear!
    if (arr[i]<=pivotValue) {
        swap(arr, storeIndex++, i);
    }

从最新更新中得到的经验教训是：

• 总是正确地缩进你的代码
  • 一个好的集成开发环境可以让这变得轻而易举，你真的没有缩进

​

• 习惯于将大括号放在if语句上，即使它们不是严格意义上必需的
  • 许多细微的错误都是由于省略了braces

​

• 明智地使用后/前增量
  • 就像许多事情一样，它们可能会被滥用到无法理解的地步，但使用得当和地道地使用它们会导致简洁和可读性好。

​

最后一件事

当我提到数组的.length时，我的意思不是这样：

int[] A = {2, 5, 7, 3, 9, 0, 1, 6, 8};
QuickSort(A, 0, 8); // BAD! Don't hardcode array length!

您应该这样做：

int[] arr = {2, 5, 7, 3, 9, 0, 1, 6, 8};
QuickSort(arr, 0, arr.length - 1); // GOOD!

Answer 2

随机生成器产生正值和负值。这就是为什么你最终会用一个负的q值调用交换。

Answer 3

swap(A, p, rand.nextInt() % (q+1));

生成的随机整数可能低于p，显然您希望它介于p和q之间。