QuickSort 三路划分+混合实现

Question

我正在尝试使用混合快速排序实现三向分区快速排序。问题是我最后得到了一个无序列表。我已经单独测试了混合快速排序和插入排序，它们运行良好（测试大小：10、50、500、1000、5000）。我运行调试但仍然无法判断问题出在哪里。先感谢您。这是代码。

public <T> void sort(@NotNull Comparator<T> comparator, @NotNull List<T> list) {
    int lo = 0;
    int hi = list.size() - 1;

    if (hi <= lo) return;
    int lt = lo, i = lo+1, gt = hi;
    while (i <= gt) {
        if (comparator.compare(list.get(i), list.get(lo)) < 0) //did not use AbstractSorter greter in order to check all cases.
            exch(list, lt++, i++);
        else if(comparator.compare(list.get(i), list.get(lo)) > 0)
            exch(list, i, gt--);
        else
            i++;
    }  // Now a[lo..lt-1] < v = a[lt..gt] < a[gt+1..hi].
    sort(comparator, list, lo, lt - 1);
    sort(comparator, list, gt + 1, hi);
}

private <T> void sort(@NotNull Comparator<T> comparator, @NotNull List<T> list, int lo, int hi){
    if(hi <= lo) return;
    if(hi - lo <= 8){
        InsertionSort sorter = new InsertionSort();
        sorter.sort(comparator, list.subList(lo, hi + 1));
        List<SorterListener> listeners = (ArrayList)sorter.getListeners();
        for(SorterListener s: listeners)
            getListeners().add(s);
        return;
    }
    int i = partition(comparator, list, lo, hi);
    sort(comparator, list, lo, i - 1);
    sort(comparator, list, i + 1, hi);
}

编辑：

public <T> void exch(@NotNull List<T> list, int i, int j) {
    final T aux = list.get(i);
    list.add(i, list.get(j));
    list.remove(i + 1);
    list.add(j, aux);
    list.remove(j + 1);
    listeners.get(0).swap(i, j);
}


public <T> int partition(@NotNull Comparator<T> comparator, @NotNull List<T> list, int lo, int hi) {
    int i = lo - 1;
    int j = hi;
    while(true) {
        while( greater(list, hi, ++i, comparator)) //find item left to swap
            if (i == hi) break;
        while( greater(list, --j, hi, comparator)) //find item right to swap
            if (j == lo) break;
        if (i >= j) break; //check if pointers cross
        exch(list, i, j); //swap
    }
    exch(list, i, hi); //swap with partitioning item
    return i; //return index of item now known to be in place
}

Answer 1

如果我理解您在第一个 sort 方法（public 方法）中进行分区的意图，则 lt 指向您作为分区依据的元素。因此，在您的比较中，您应该将 i 处的元素与 lt 处的元素进行比较，而不是 lo:

处的元素

    if (comparator.compare(list.get(i), list.get(lt)) < 0) //did not use AbstractSorter greter in order to check all cases.
        exch(list, lt++, i++);
    else if(comparator.compare(list.get(i), list.get(lt)) > 0)
        exch(list, i, gt--);

通过此更改，该方法似乎可以正常工作，至少在我运行的样本上是这样。

顺便说一句，你的评论对我有帮助，Now a[lo..lt-1] < v = a[lt..gt] < a[gt+1..hi].你可以通过将其转化为断言来做得更好：

    T v = list.get(lt);
    for (int ix = lo; ix < lt; ix++) {
        assert comparator.compare(list.get(ix), v) < 0 : "lt " + lt + ' ' + list;
    }
    for (int ix = lt; ix <= gt; ix++) {
        assert comparator.compare(list.get(ix), v) == 0 : "lt " + lt + " gt " + gt + ' ' + list;
    }
    for (int ix = gt + 1; ix <= hi; ix++) {
        assert comparator.compare(list.get(ix), v) > 0 : "gt " + gt + ' ' + list;
    }

启用这些断言后，Java 将捕获错误并打印例如：

Exception in thread "main" java.lang.AssertionError: gt 2 [1, 0, 3, 6, 4, 8, 9, 5, 2, 7, 10]

在本例中 gt 指向元素 3，但在列表的右侧还有一个 2。

QuickSort 三路划分+混合实现

QuickSort Three Way Partition + Hybrid Implementation

java

quicksort

hybrid