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在Quicksort(Python)中計算交換和比較

2022-01-09 03:25:55 作業系統

我試圖在快速排序中計算交換和比較操作。我想我將計數器設定在正確的位置,但由于遞回,我從來沒有得到這些值的正確數量。為了在整個遞回程序中“存盤”這些值,我將它們作為引數(qui_swap 和 qui_comp.

例如:當我讓這個演算法對一個包含 500 個整數的串列進行排序時,它會回傳 120 次交換和 1 次比較。

下面是我的代碼:

qui = quicksort(numbers, 0, len(numbers)-1, 0, 0)

def partition(numbers, start_index, end_index, qui_swap):

    # Select the middle value as the pivot.
    midpoint = start_index   (end_index - start_index) // 2
    pivot = numbers[midpoint]
   
    # "low" and "high" start at the ends of the list segment
    # and move towards each other.
    low = start_index
    high = end_index
   
    done = False
    while not done:
        # Increment low while numbers[low] < pivot
        while numbers[low] < pivot:
            low = low   1
          
      
        # Decrement high while pivot < numbers[high]
        while pivot < numbers[high]:
            high = high - 1
            
      
        # If low and high have crossed each other, the loop
        # is done. If not, the elements are swapped, low is
        # incremented and high is decremented.
        if low >= high:
            done = True
        else:
            temp = numbers[low]
            numbers[low] = numbers[high]
            numbers[high] = temp
            low  = 1
            high -= 1
            qui_swap  = 1

   
    # "high" is the last index in the left segment.
    return (high, qui_swap)

def quicksort(numbers, start_index, end_index, qui_swap, qui_comp):
    # Only attempt to sort the list segment if there are
    # at least 2 elements

    
    if end_index <= start_index:  
       
        return   
    # Partition the list segment
    
     #count comparisons here
    qui_comp  = 1
         
    high = partition(numbers, start_index, end_index,qui_swap)
    qui_swap = high[1]
    
    # Recursively sort the left segment
    quicksort(numbers, start_index, int(high[0]), qui_swap, qui_comp 1)
    
    # Recursively sort the right segment
    quicksort(numbers, int(high[0])   1, end_index, qui_swap, qui_comp 1)
    
    return(qui_swap, qui_comp)

uj5u.com熱心網友回復:

您的快速排序回傳計數器的更新值。但是您不分配它們。

快速排序函式的最后 5 行應該是:

    # Recursively sort the left segment
    l_swap, l_comp = quicksort(numbers, start_index, int(high[0]), qui_swap, qui_comp 1)
    
    # Recursively sort the right segment
    r_swap, r_comp = quicksort(numbers, int(high[0])   1, end_index, qui_swap, qui_comp 1)

    qui_swap = l_swap   r_swap
    qui_comp = l_comp   r_comp
    
    return(qui_swap, qui_comp)

(并且您還需要將裸回傳更改為:

   if end_index <= start_index:  
        return(qui_swap, qui_comp)

uj5u.com熱心網友回復:

鑒于Hoare 的快速排序演算法-

def quicksort(A, lo, hi):
  if lo >= 0 and hi >= 0 and lo < hi:
    p = partition(A, lo, hi)
    quicksort(A, lo, p)
    quicksort(A, p   1, hi)

def partition(A, lo, hi):
  pivot = A[(hi   lo) // 2]
  i = lo
  j = hi
  while True:
    while A[i] < pivot:
      i  = 1
    while A[j] > pivot:
      j -= 1
    if i >= j:
      return j
    A[i], A[j] = A[j], A[i]

我將首先從partition功能開始,包括compswap計數器 -

def partition(A, lo, hi):
  comp = 0                     # comparison counter
  swap = 0                     # swap counter
  pivot = A[(hi   lo) // 2]
  i = lo
  j = hi
  while True:
    while A[i] < pivot:
      comp  = 1                # increase comparison count
      i  = 1
    while A[j] > pivot:
      comp  = 1                # increase comparison count
      j -= 1
    if i >= j:
      return (comp, swap, j)   # return comp, swap, and j
    swap  = 1                  # increase swap count
    A[i], A[j] = A[j], A[i]

partition現在回傳一個 3 元組,(comp, swap, j)所以我們需要相應地調整quicksort-

def quicksort(A, lo, hi):
  if lo >= 0 and hi >= 0 and lo < hi:
    (comp, swap, p) = partition(A, lo, hi)  # receive 3-tuple
    quicksort(A, lo, p)
    quicksort(A, p   1, hi)

為了讓呼叫者接收這些資訊,我們必須格式化quicksort的回傳值。我們可以從回傳開始(comp, swap)——

def quicksort(A, lo, hi):
  if lo >= 0 and hi >= 0 and lo < hi:
    (comp, swap, p) = partition(A, lo, hi)
    quicksort(A, lo, p)
    quicksort(A, p   1, hi)
    return (comp, swap)           # return comp, swap

但這僅包括第一遍的比較和交換計數器。現在我們知道quicksort回傳一個 2 元組,(comp, swap)我們也可以從遞回呼叫中獲取它們 -

def quicksort(A, lo, hi):
  if lo >= 0 and hi >= 0 and lo < hi:
    (comp, swap, p) = partition(A, lo, hi)
    (lcomp, lswap) = quicksort(A, lo, p)                # left comp, swap
    (rcomp, rswap) = quicksort(A, p   1, hi)            # right comp, swap
    return (comp   lcomp   rcomp, swap   lswap   rswap) # sum comp, swap

目前quicksortif分支下只有一個回傳值,除此之外它隱式回傳None在這種情況下,我們需要提供空compswap計數器 -

def quicksort(A, lo, hi):
  if lo >= 0 and hi >= 0 and lo < hi:
    (comp, swap, p) = partition(A, lo, hi)
    (lcomp, lswap) = quicksort(A, lo, p)
    (rcomp, rswap) = quicksort(A, p   1, hi)
    return (comp   lcomp   rcomp, swap   lswap   rswap)
  return (0,0)  # base case, return empty counters

我們完成了!我們的 newquicksort回傳一個值,因此請確保將其存盤到變數中,print否則 -

x = [5,0,9,7,4,2,8,3,1,6]
print(quicksort(x, 0, len(x)-1))
print(x)

結果 -

(31, 9)                          # 31 comparisons, 9 swaps
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]   # sorted result

現在x是排序的。如果我們重復quicksort,我們會得到不同的比較和交換計數器 -

print(quicksort_stat(x, 0, len(x)-1))
print(x)
(25, 0)                          # 25 comparisons, 0 swaps
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]   # sorted result

而對于小型陣列,我們可以更輕松地驗證結果——

y = [2,1,3]
print(quicksort_stat(y, 0, len(y)-1))
print(y)
(3, 1)                           # 3 comparisons, 1 swap 
[1, 2, 3]                        # sorted result

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/caozuo/405872.html

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