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c++如何实现快速排序_c++快排算法代码【详解】

尼克

尼克

发布时间:2026-02-14 13:25:03

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来源于php中文网

原创

std::sort不是手写快排的替代品,因其不暴露分区逻辑、无法自定义比较粒度,且无法控制pivot选择、递归深度等细节;手写快排需注意边界越界和死循环问题。

c++如何实现快速排序_c++快排算法代码【详解】

为什么 std::sort 不是手写快排的替代品

标准库的 std::sort 内部通常用 introsort(快排 + 堆排 + 插入排序混合),它不暴露分区逻辑,也没法自定义比较粒度(比如按结构体某个字段、或带状态的 lambda)。真要控制 pivot 选择、递归深度、尾递归优化,或者教学/面试场景下必须手写,就得自己实现。

基础版快排怎么写才不出错

常见错误是边界越界和死循环——尤其在 while (arr[i] 这类判断里漏掉 <code>i 检查。正确写法必须双指针收敛且保证 <code>ij 不交叉:

  • 选 pivot 推荐用 arr[(left + right) / 2] 或随机索引,避免已排序数组退化到 O(n²)
  • 内层 while 循环必须同时检查 i 和值条件,例如:<code>while (i
  • 交换后要执行 i++j--,否则可能卡在相等元素上无限循环
  • 递归调用时,左右区间为 [left, j][i, right],不是 [left, i-1][i+1, right](后者会漏掉 i == j 时的元素)
void quickSort(vector<int>& arr, int left, int right) {
    if (left >= right) return;
    int pivot = arr[(left + right) / 2];
    int i = left, j = right;
    while (i <= j) {
        while (i <= j && arr[i] < pivot) i++;
        while (i <= j && arr[j] > pivot) j--;
        if (i <= j) {
            swap(arr[i], arr[j]);
            i++; j--;
        }
    }
    quickSort(arr, left, j);
    quickSort(arr, i, right);
}

如何避免栈溢出和提升性能

最坏情况下递归深度 O(n),容易爆栈;小数组线性扫描比递归快。实用改进点很明确:

  • 对长度 的子数组改用 <code>insertion_sort,直接写个内联循环就行
  • 递归前先处理较小区间(尾递归优化),比如总是先递归左半边,右半边用循环重进,能压平一半栈帧
  • 不用 rand() % (right - left + 1) 做随机 pivot——rand() 周期短且低比特质量差,改用 std::uniform_int_distribution 或简单异或时间戳

迭代版快排的关键控制点

用栈模拟递归,核心是「压栈顺序」和「区间表示」。容易错在:压入的区间边界没更新、重复压入、或忘记弹栈后继续处理:

Lovable
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  • 栈里存 pair<int int></int> 表示 [l, r],初始压入 {0, n-1}
  • 每次弹出一个区间,做完 partition 后,只把非空子区间压栈(即 if (l )
  • 不要在 partition 过程中修改原栈顶数据,所有边界计算基于当前弹出的 lr

迭代写法没有函数调用开销,但代码变长、可读性下降;除非明确受栈空间限制(如嵌入式环境),否则优先用带优化的递归版。

真正难的不是写出能跑的版本,而是想清楚 pivot 怎么选才不容易被构造数据打穿,以及等值元素多时要不要三路划分——那已经不是“快排实现”,而是工程权衡了。

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