简单实用的c++快速排序模板类

 （一）目标
　　在实际问题的解决过程中，我们发现，很多问题都可以归结为对数据的排序和查询。而查询的效率则在很大程度上依赖于排序的效率；尤其是在数据量达到海量级的时候。因此，设计一个有效的排序算法是至关重要的。本文设计了一个通用的c++ quicksort 模板类。通过简单的提供一个Data类，可以实现任意数据的快速排序算法，提高了开发效率。
　　（二）快速排序算法的思想
　　最基本的快速排序的思想是基于分治策略的：
　　对于输入的子序列L[p..r]，如果规模足够小则直接进行排序，否则分三步处理：
　　1 分解(Divide)：将输入的序列L[p..r]划分成两个非空子序列L[p..q]和L[q+1..r]， 使L[p..q]中任一元素的值不大于L[q+1..r]中任一元素的值。
　　2 递归求解(Conquer)：通过递归调用快速排序算法分别对L[p..q]和L[q+1..r]进行排序。
　　3 合并(Merge)：由于对分解出的两个子序列的排序是就地进行的， 所以在L[p..q]和L[q+1..r]都排好序后不需要执行任何计算L[p..r]就已排好序。
　　（三）准备工作和源代码
　　1 使用vc6建立console工程
　　2 加入下面的模板类：
　　

template<typename DataType>//DataType是模板参数，代表了欲排序的数据类型
　　class QuickSortTemp 
　　{
　　public:
　　 QuickSortTemp()
　　 {
　　 }
　　 
　　 ~QuickSortTemp()
　　 {
　　 }
　　 
　　public:
　　 // 快速排序的实现，Array是要排序数据的数组，nLower，nUpper范围是0 ~ 数据总个数-1
　　 static void QuickSort(DataType* Array, int nLower, int nUpper)
　　 {
　　 // 测试是否排序完毕
　　 if (nLower < nUpper)
　　 {
　　 // 分解和分别进行排序
　　 int nSplit = Partition (Array, nLower, nUpper);//数据切分为两个部分
　　 QuickSort (Array, nLower, nSplit - 1);//左半部分递归排序
　　 QuickSort (Array, nSplit + 1, nUpper);//右半部分递归排序
　　 }
　　 }

　　
　　 // 切分数据为左右两个部分，返回中间元素x的编号
　　 // 主要的过程就是：选择一个元素x作为分界点，将比x大的元素放到x右边，其余放到x左边。
　　

 static int Partition (DataType* Array, int nLower, int nUpper)
　　 {
　　 int nLeft = nLower + 1;
　　 DataType Pivot = Array[nLower];
　　 
　　 int nRight = nUpper;
　　 
　　 DataType Swap;
　　 while (nLeft <= nRight)
　　 {
　　 while (nLeft <= nRight && Array[nLeft].CompareTo(Pivot) <= 0)
　　 nLeft = nLeft + 1;
　　 while (nLeft <= nRight && Array[nRight].CompareTo(Pivot) > 0)
　　 nRight = nRight - 1;
　　 if (nLeft < nRight)
　　 {
　　 Swap = Array[nLeft];
　　 Array[nLeft] = Array[nRight];
　　 Array[nRight] = Swap;
　　 nLeft = nLeft + 1;
　　 nRight = nRight - 1;
　　 }
　　 }
　　 
　　 Swap = Array[nLower];
　　 Array[nLower] = Array[nRight];
　　 Array[nRight] = Swap;
　　 return nRight;
　　 }
　　};

　　以上就实现了快速排序的模板类。
　　3 数据类接口的实现
　　从上面模板类的实现我们可以看出，为了使用这个模板类对某种类型的数据数组DataType * data进行排序，我们必须实现DataType的接口CompareTo（比较两个DataType 元素a,b的大小，a>b返回1，a==b返回0，否则返回-1）。
　　举个例子来说：现在要排序二维点坐标，定义大小关系是：先比较x轴坐标值大小，x相同的话，由y值大小决定大小关系。即：(1,1) == (1,1) , (2,1) > (1, 10) , (3, 5) < (4, 1)。
　　此外：还必须实现DataType类型的无参数的默认构造函数 （因为模板类中要使用）。
　　定义数据类型MyPoint如下：
　　

struct MyPoint
　　{
　　 MyPoint()
　　 {
　　 }
　　 
　　 MyPoint(int x, int y)
　　 {
　　 this->x = x;
　　 this->y = y;
　　 }
　　 int CompareTo(MyPoint& b)
　　 {
　　 if(this->x < b.x)
　　 return -1;
　　 else if(this->x > b.x)
　　 return 1;
　　 else
　　 {
　　 if(this->y > b.y)
　　 return 1;
　　 else if(this->y < b.y)
　　 return -1;
　　 else
　　 return 0;
　　 }
　　 }
　　 int x;
　　 int y;
　　};

　　（四）测试
　　下面是用于测试的主函数：
　　

int _tmain(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[])
　　{
　　 int nRetCode = 0;
　　 //Point数组
　　 MyPoint points[10] = {MyPoint(1,1), MyPoint(2,5), MyPoint(7,11), MyPoint(100,2),
　　 MyPoint(1, 7), MyPoint(9,32), MyPoint(7, 1), MyPoint(2,2), 
　　 MyPoint(1,1), MyPoint(9,5)};
　　 int count = 10;
　　 //排序前
　　 printf("before quicksort:/n");
　　 for(int i = 0 ; i <count ; i ++)
　　 printf("%d <-------> (%d,%d)/n", i, points[i].x, points[i].y);
　　 
　　 //调用模板类排序
　　 QuickSortTemp<MyPoint>::QuickSort(points, 0, count - 1);
　　 //排序后
　　 printf("after quicksort:/n");
　　 for(i = 0 ; i <count ; i ++)
　　 printf("%d <-------> (%d,%d)/n", i, points[i].x, points[i].y);
　　 system("pause");
　　 return nRetCode;
　　}

　　结果输出如下:
　　before quicksort:
　　0 <-------> (1,1)
　　1 <-------> (2,5)
　　2 <-------> (7,11)
　　3 <-------> (100,2)
　　4 <-------> (1,7)
　　5 <-------> (9,32)
　　6 <-------> (7,1)
　　7 <-------> (2,2)
　　8 <-------> (1,1)
　　9 <-------> (9,5)
　　after quicksort:
　　0 <-------> (1,1)
　　1 <-------> (1,1)
　　2 <-------> (1,7)
　　3 <-------> (2,2)
　　4 <-------> (2,5)
　　5 <-------> (7,1)
　　6 <-------> (7,11)
　　7 <-------> (9,5)
　　8 <-------> (9,32)
　　9 <-------> (100,2)
　　请按任意键继续 . . .
　　（五）说明
　　本文根据快速排序算法，实现了一个c++快速排序模板类。使用这个模板类，并遵守欲排序数据类型必须实现的接口定义，就能实现对任意数据类型的快速排序。当然，本文的例子只是一个基本的引导。