c# - 以下快速排序方法如何工作？

Question

出于教育目的，我编写了自己的快速排序方法。为了改进它，我查看了 .NET 源代码以了解如何使用 LINQ OrderBy()方法实现。

我找到了以下 Quicksort method :

void QuickSort(int[] map, int left, int right) {
    do {
        int i = left;
        int j = right;
        int x = map[i + ((j - i) >> 1)];
        do {
            while (i < map.Length && CompareKeys(x, map[i]) > 0) i++;
            while (j >= 0 && CompareKeys(x, map[j]) < 0) j--;
            if (i > j) break;
            if (i < j) {
                int temp = map[i];
                map[i] = map[j];
                map[j] = temp;
            }
            i++;
            j--;
        } while (i <= j);
        if (j - left <= right - i) {
            if (left < j) QuickSort(map, left, j);
            left = i;
        }
        else {
            if (i < right) QuickSort(map, i, right);
            right = j;
        }
    } while (left < right);
}

我正在尝试了解内部工作原理。 据我所知，它看起来与 Hoare partition scheme 非常相似但有一些轻微的优化。

我不清楚的是:

• 为什么我们在分区后只递归主元的一侧？ (取决于 if (j - left <= right - i) 的结果)
• 为什么我们有一个 do { ... } while (left < right)在整个事情？是因为我们只递归了上面建议的枢轴的一侧吗？
• 为什么有 if (i < j)交换前的条件测试 ?不是 break;声明之前够吗？

相比之下，这是我的实际实现 Quicksort 的样子(霍尔分区方案的直接实现)

void QuickSort(int[] map, int left, int right)
{
    if (left < right)
    {
        int i = left - 1;
        int j = right + 1;
        int x = map[left + ((right - left) >> 1)];

        while (true)
        {
            do { i++; } while (Compare(map[i], x) < 0);
            do { j--; } while (Compare(map[j], x) > 0);

            if (i >= j) break;

            int temp = map[i];
            map[i] = map[j];
            map[j] = temp;
        }

        QuickSort(map, left, j);
        QuickSort(map, j + 1, right);
    }
}

Answer 1

Why do we recurse only one side of the pivot after partitionning ? (depending the result of the if (j - left <= right - i) )

最小化递归深度(和堆栈使用)。当我们尽快处理较大的分区并且只对较小的分区进行递归时，深度不会超过log(n)

Why do we have a do { ... } while (left < right) over the whole thing ?

left 之前和right 之后的项目是排序的，所以当所有数组排序时这些索引相遇

Why is there a if (i < j) conditional test before the swap ?

只是为了避免对相等索引进行不必要的交换