Сортировка
Двоичный поиск работает только в том случае, если элементы отсортированы. Если по одному и тому же набору данных планируется неоднократный повторный поиск, то выгоднее один раз отсортировать данные, а затем использовать двоичный поиск. Если набор данных известен заранее, то он может быть отсортирован при написании программы и проинициализирован во время компиляции. Иначе придется сортировать его во время выполнения программы.
Один из самых лучших алгоритмов сортировки – быстрая сортировка (quicksort), которая была придумана в 1960 году Чарльзом Хоаром (С. A. R. Ноаrе). Быстрая сортировка – замечательный пример того, как можно избежать лишних вычислений. Она работает при помощи разделения массива на большие и маленькие элементы:
- выбрать один элемент массива ("разделитель");
- разбить оставшиеся элементы на две группы:
- "маленькие", то есть меньшие, чем разделитель,
- "большие", то есть большие или равные разделителю,
- рекурсивно отсортировать обе группы.
Когда этот процесс закончится, то массив будет отсортирован. Быстрая сортировка работает быстро, потому что, как только мы узнаем, что элемент меньше, чем разделитель, нам уже не нужно его сравнивать с большими элементами; аналогично, большие элементы не сравниваются с маленькими. Поэтому данный алгоритм существенно быстрее, чем такие простые методы сортировки, как сортировка вставкой или пузырьком, когда каждый элемент сравнивается напрямую со всеми остальными.
Алгоритм быстрой сортировки практичен и эффективен; он хорошо изучен, и существует множество его вариаций. Версия, которую мы здесь представим, является одной из самых простых реализаций, но, конечно, далеко не самой быстрой.
Наша функция quicksort сортирует массив целых чисел:
Операция swap, которая меняет местами два элемента, встречается в quicksort трижды, поэтому лучше всего вынести ее в отдельную функцию:
