퀵 정렬 알고리즘을 구현합시다.
퀵 정렬(base:컬렉션,n: 원소 개수, compare:비교 논리)
조건(n<=1)
종료
피벗을 선택한다.
피벗과 맨 앞의 요소를 교환한다.
big:=0
small:=n
반복(big<small)
반복(big:=big+1; big<n; big:=big+1)
조건(compare(base[0],base[big])<0)
루프 탈출
반복(small:small-1;small>0;small:small-1)
조건(compare(base[0],base[small])>0)
루프 탈출
조건(big<small)
교환(base [big], base [small])
교환(base [0], base [small])
퀵 정렬(base,small, compare)
퀵 정렬(base+big, n-big, compare)
//퀵 정렬(Quick Sort) #include <stdio.h>
먼저 두 개의 값을 교환하는 매크로 함수를 작성합니다.
#define SWAP(a,b) {int t; t = a; a=b; b=t;}//a와 b를 교환
여기에서는 정렬하는 과정을 출력하는 부분이 있습니다. 이를 위해 정렬을 수행하는 배열의 시작 주소와 원소 개수를 기억하는 전역 변수를 선언하세요. 만약 정렬 과정을 출력할 필요가 없다면 주석 처리하세요.
int *origin; int on;
이 책에서는 정수 형식 배열을 정렬하는 함수를 만들기로 할게요. 원소 형식에 관계없이 정렬하는 방법은 디딤돌 정렬 알고리즘 (C언어)를 참고하세요.
void QuickSort(int *base, int n);
void ViewArr(int *arr, int n);
int main(void)
{
int arr[10] = { 9,4,3,10,5,8,7,6,2,1 };
정렬해 나가는 과정을 출력하기 위한 목적으로 배열 주소와 원소 개수를 전역 변수에 설정합니다. 만약 테스트 과정을 출력할 필요가 없다면 주석 처리하세요.
origin = arr;
on = 10;
ViewArr(arr, 10);
QuickSort(arr, 10);
ViewArr(arr, 10);
return 0;
}
void PrintSpace(int n);
void QuickSort(int *base, int n)
{
피벗 위치를 기억하는 변수와 피벗보다 큰 값과 작은 값의 위치를 찾기 위한 변수를 선언하세요.
int pivot = 0; // 피벗의 위치 기억하는 변수
int left = 0, right = 0; // 피벗보다 큰 값과 작은 값의 위치를 찾기위한 변수
재귀 함수의 탈출 조건은 원소 개수가 1보다 작거나 같을 때입니다.
if (n <= 1)
{
return;
}
피벗보다 큰 값은 앞에서 부터 뒤로 이동하면서 찾을 것입니다. 그리고 피벗보다 작은 값은 뒤에서부터 앞으로 이동하면서 찾을 것입니다. 반복문 내부에서 이전에 찾은 위치 다음부터 진행하므로 초기값을 0과 n으로 설정합니다.
left = 0;
right = n;
while (1)
{
이전에 찾은 위치를 변경한 후에 뒤로 이동하면서 피벗보다 큰 값을 만날 때까지 left를 이동합니다.
for (left++; (left<n) && (base[0] >= base[left]); left++);
이전에 찾은 위치를 변경한 후에 앞으로 이동하면서 피벗보다 작은 값을 만날 때까지 left를 이동합니다.
for (right--; (right>0) && (base[0]<base[right]); right--);
만약 left가 right보다 작다면 피벗과 비교하였을 때 작은 값이 큰 값보다 뒤에 있으니 교환합니다.
if (left<right)
{
SWAP(base[left], base[right]);
정렬 과정을 보여주기 위해 출력하는 것입니다. 만약 정렬 과정을 보여줄 필요가 없다면 주석 처리하세요.
PrintSpace(base - origin);
ViewArr(base, n);
}
left가 right보다 작지 않다면 피벗을 중심으로 작은 값들과 큰 값들을 분리하는 것이 끝났습니다. 따라서 반복문을 탈출합니다.
else
{
break;
}
}
이제 피벗을 작은 값들과 큰 값들 사이로 보냅니다.
SWAP(base[0], base[right]);
정렬 과정을 보여주기 위해 출력하는 것입니다. 만약 정렬 과정을 보여줄 필요가 없다면 주석 처리하세요.
PrintSpace(base - origin);
ViewArr(base, n);
피벗보다 작은 값들이 있는 앞쪽을 재귀 호출로 정렬합니다.
QuickSort(base, right);
피벗보다 큰 값들이 있는 뒤쪽을 재귀 호출로 정렬합니다.
//피벗보다 큰 값들이 있는 뒤쪽을 재귀 호출로 정렬합니다.
QuickSort(base + left, n - left);
}
출력 과정을 표시하기 위해 제공하는 합수입니다. 먼저 재귀 과정에서 자신의 위치 앞쪽을 공백을 출력하기 위한 함수를 작성하세요.
void PrintSpace(int n)
{
int i = 0;
for (i = 0; i<n; i++)
{
printf(" ");
}
}
테스트 목적으로 배열의 내용을 출력하는 함수입니다.
void ViewArr(int *arr, int n)
{
int i = 0;
인덱스 0에서 마지막 요소까지 값을 출력합니다.
for (i = 0; i<n; i++)
{
printf("%2d ", arr[i]);
}
전체 요소 값을 출력한 후에 개행 문자를 출력합니다.
printf("\n");
}
시뮬레이션 코드는 다음과 같습니다.
//퀵 정렬(Quick Sort)
#include
#include
#define SWAP(a,b) {int t; t = a; a=b; b=t;}//a와 b를 교환
#define LENGTH(arr) (sizeof(arr)/sizeof(arr[0]))
enum Color
{
BLACK, BLUE, GREEN, JADE, RED, PURPLE, YELLOW, WHITE, GRAY,
LIGHT_BLUE, LIGHT_GREEN, LIGHT_JADE, LIGHT_RED, LIGHT_PURPLE, LIGHT_YELLOW, LIGHT_WHITE
};
void changecolor(int color)
{
SetConsoleTextAttribute(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), color);
}
#define MAX_ELEM 30
void QuickSort2(int* obase, int on,int *base,int n);
void MakeRandoms(int* base, int n, int end);
void ViewArr(int* arr, int n);
int main(void)
{
int arr[MAX_ELEM];
MakeRandoms(arr, MAX_ELEM, 100);
ViewArr(arr, MAX_ELEM);
QuickSort2(arr, MAX_ELEM,arr, MAX_ELEM);
ViewArr(arr, MAX_ELEM);
return 0;
}
void MakeRandoms(int* base, int n, int end)
{
srand((unsigned)time(0));
int i = 0;
for (i = 0; i < n; i++)
{
base[i] = rand() % end;
}
}
void PrintSpace(int n);
void View2(int *obase, int on, int *base, int n, int left, int right,int how);
void QuickSort2(int* obase, int on, int* base, int n)
{
int pivot = 0; // 피벗의 위치 기억하는 변수
int left = 0, right = 0; // 피벗보다 큰 값과 작은 값의 위치를 찾기위한 변수
if (n <= 1)
{
return;
}
left = 0;
right = n;
while (1)
{
Sleep(300);
for (left++; (left < n) && (base[0] >= base[left]); left++)
{
View2(obase, on, base, n, left, right,0);
}
View2(obase, on, base, n, left, right, 0);
changecolor(LIGHT_YELLOW);
PrintSpace(base - obase + left);
printf("BIG\n");
for (right--; (right > 0) && (base[0] < base[right]); right--)
{
View2(obase, on, base, n, left, right,0);
}
View2(obase, on, base, n, left, right, 0);
changecolor(LIGHT_YELLOW);
PrintSpace(base-obase+right);
printf("small\n");
if (left < right)
{
SWAP(base[left], base[right]);
View2(obase, on, base, n, left, right,1);
}
else
{
break;
}
}
SWAP(base[0], base[right]);
View2(obase, on, base, n, left, right,2);
Sleep(300);
int gap = base - obase;
if (right >1)
{
changecolor(LIGHT_YELLOW);
printf("Recursice call start:%d count:%d\n", gap,right);
}
QuickSort2(obase,on,base, right);
if (n - left >1)
{
changecolor(LIGHT_YELLOW);
printf("Recursice call start:%d count:%d\n", gap+left, n-left);
}
QuickSort2(obase,on,base + left, n - left);
}
void View2(int* obase, int on, int* base, int n, int left, int right,int how)
{
int gap = base - obase;
n += gap;
left += gap;
right += gap;
int i = 0;
for (i = 0; i < on; i++)
{
changecolor(WHITE);
if (i < gap)
{
changecolor(BLACK);
}
if (i == gap)
{
changecolor(LIGHT_RED);
if (how == 2)
{
changecolor(LIGHT_PURPLE);
}
}
if (i == left)
{
if (how == 0)
{
changecolor(LIGHT_GREEN);
}
if (how == 1)
{
changecolor(LIGHT_PURPLE);
}
}
if (i == right)
{
if (how == 0)
{
changecolor(LIGHT_PURPLE);
}
if (how == 1)
{
changecolor(LIGHT_GREEN);
}
if (how == 2)
{
changecolor(LIGHT_RED);
}
}
if (i >= n)
{
changecolor(BLACK);
}
printf("%2d ", obase[i]);
}
printf("\n");
changecolor(WHITE);
}
void ViewArr(int* arr, int n)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < n; i++)
{
printf("%2d ", arr[i]);
}
printf("\n");
}
void PrintSpace(int n)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < n; i++)
{
printf(" ");
}
}