Question

我正在遵循以下伪代码：

function quicksort(array)
    if length(array) > 1
        pivot := select any element of array
        left := first index of array
        right := last index of array
        while left ≤ right
            while array[left] < pivot
                left := left + 1
            while array[right] > pivot
                right := right - 1
            if left ≤ right
                swap array[left] with array[right]
                left := left + 1
                right := right - 1
        quicksort(array from first index to right)
        quicksort(array from left to last index)

但是当我尝试在Java中实现它时，我会插入代码：

import java.util.Arrays;

public class ALGQuickSort {

public static void main(String[] args) {
    int[] array = {6, 3, 4, 8, 9, 10, 1};
    quickSort(array);
    System.out.println(Arrays.toString(array));
}

public static void quickSort(int[] array) {
    int pivot = array[array.length - 1];
    if (array.length > 1) {
        int left = 0;
        int right = array.length - 1;
        while (left <= right) {
            while (array[left] < pivot) {
                left++;
            }
            while (array[right] > pivot) {
                right--;
            }
            if (left <= right) {
                swap(array[left], array[right]);
                right--;
                left++;
            }
            int[] array1 = Arrays.copyOfRange(array, 0, right);
            int[] array2 = Arrays.copyOfRange(array, left, array.length - 1);
            quickSort(array1);
            quickSort(array2);

        }
    }

}

public static void swap(int a, int b) {
    int aux = a;
    a = b;
    b = aux;
}

}

系统在屏幕上显示以下错误：

线程“ main”中的异常java.lang.IllegalArgumentException：5> 4 在java.util.Arrays.copyOfRange（Arrays.java:3591）在 alg.quicksort.ALGQuickSort.quickSort（ALGQuickSort.java:43）在 alg.quicksort.ALGQuickSort.quickSort（ALGQuickSort.java:44）在 alg.quicksort.ALGQuickSort.main（ALGQuickSort.java:21） C：\ Users \ Alex \ AppData \ Local \ NetBeans \ Cache \ 8.2 \ executor-snippets \ run.xml：53： Java返回：1

该错误在该行中：

int[] array2 = Arrays.copyOfRange(array, left, array.length - 1);

有人可以帮助我吗？

Answer 1

首先，两行

int[] array1 = Arrays.copyOfRange(array, 0, right);
int[] array2 = Arrays.copyOfRange(array, left, array.length - 1);

是错误的。 您不得复制阵列。由于在递归调用中对临时副本进行排序，这将阻止Quicksort算法起作用。排序后的子数组将被丢弃。

程序中的另一个错误引发了一个例外：Arrays.copyOfRange的第三个参数是独占的。即它不会将元素from复制到to而是将from复制到to - 1。但是您已经从上限减去了一个，在Quicksort中可能会出现其中一个子数组的尺寸为 0 。在这种情况下，要复制的范围变为负数。例外。

还有第三个错误：您交换了伪代码的前两行。这将在空数组上崩溃。

最后，您不能以这种方式实现Quicksort算法，如伪代码所示，因为Java （与C不同）不支持数组切片。

您需要以将算法分为两种方法的方式来修改算法：

一种对数组切片进行递归排序的方法：
请注意，我用from和to替换了数组的开始和结束。

public static void quickSort(int[] array, int from, int to) {
  if (array.length <= 1)
    return;
  int pivot = array[to];
  int left = from;
  int right = to;
  while (left <= right) {
    while (array[left] < pivot)
      left++;
    while (array[right] > pivot)
      right--;
    if (left <= right) {
      swap(array[left], array[right]);
      right--;
      left++;
    }
    quickSort(array, from, right);
    quickSort(array, left, to);
  }
}

还有第二种方法对整个数组进行排序，该方法针对整个数组调用上述方法。
```
public static void quickSort(int[] array) {
  return quickSort(array, 0, array.length - 1);
}
```

Answer 2

对快速排序算法的改进/更正：

更正您的交换方法：您使用的交换方法将不起作用。
递归调用应该在for循环之外：您的伪代码是正确的，但在您的实现中并非如此。
将数据透视表放置在正确的位置，然后对现在（确保）不包含数据透视元素的子数组进行递归调用。在while循环之后，请确保right+1 == left（想一想，您就会明白为什么这是真的）。现在将数组[left]与pivot元素交换，并递归调用2个不同的子数组（pivot的左子数组为beginIndex..right，pivot的右子数组为left+1..endIndex，其中我认为您需要对array[beginIndex..endIndex]）进行排序
避免复制：最好避免复制数组的一部分（相反，您可以传递startIndex和endIndex来表示想要的子数组排序）
使用随机快速排序：如果您不总是选择最后一个元素作为枢轴，这也更好（您可以在开始排序之前选择任何随机元素，然后然后将其与数组的最后一个元素交换。使用此策略，您不必在现有代码中进行太多更改）选择 random element as pivot （随机元素作为枢轴点）会更好。有关更多详细信息，请参见this链接。
将交换方法设为私有：与算法无关，但最好将交换方法设为私有，因为您可能不打算从此类的外部调用它。

如果您打算将索引为index1和index2的数组元素互换，那么以下代码将起作用：

public static void swap(int[] array, int index1, int index2) {
    int aux = array[index1];
    array[index1] = array[index2];
    array[index2] = aux;
}

以下是具有上述所有建议更改的最终代码：

public static void main(String[] args) {
    int[] array = {6, 30, 7, 23, 4, 8, 9, 10, 1, 90};
    quickSort(array, 0, array.length - 1);
    System.out.println(Arrays.toString(array));
}

public static void quickSort(int[] array, int beginIndex, int endIndex) {
    // System.out.println("called quick sort on the following : " + beginIndex + " " + endIndex);
    int arrayLength = endIndex - beginIndex + 1;
    int pivot = array[endIndex];
    if (arrayLength > 1) {
        int left = beginIndex;
        int right = endIndex - 1;
        while (left <= right) {
            // System.out.println(left + " " + right);
            while (left <= endIndex && array[left] < pivot) {
                left++;
            }
            while (right >= beginIndex && array[right] > pivot) {
                right--;
            }
            if (left <= right) {
                swap(array, left, right);
                right--;
                left++;
            }

        }
        swap(array, left, endIndex); // this is crucial, and you missed it
        if (beginIndex < right) {
            quickSort(array, beginIndex, right);
        }
        if (left + 1 < endIndex) {
            quickSort(array, left + 1, endIndex);
        }
    }

}

private static void swap(int[] array, int index1, int index2) {
    int aux = array[index1];
    array[index1] = array[index2];
    array[index2] = aux;
}

QuickSort方法中的java.lang.IllegalArgumentException方法

2 个答案: