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阅读下列说明,回答问题1至问题3,将解答填入答题纸的对应栏内。
【说明】
快速排序是一种典型的分治算法。 采用快速排序对数组A[p..r]排序的三个步骤如下:
分解:选择一个枢轴(pivot)元素划分数组。将数组A[p..r]划分为两个子数组(可能为空) A[p..q-1]和A[q+1..r],使得A[q]大于等于A[p..q-1]中的每个元素,小于A[q+1..r]中的每个元素。q的值在划分过程中计算。
递归求解:通过递归的调用快速排序,对子数组A[p..q-1]和A[q+1..r]分别排序。
合并:快速排序在原地排序,故不需合并操作。
【问题1】(6 分)
下面是快速排序的伪代码,请填补其中的空缺。伪代码中的主要变量说明如下:
A:待排序数组
p, r:数组元素下标,从p到r
q:划分的位置
x:枢轴元素
i:整型变量,用于描述数组下标。下标小于或等于i的元素的值小于或等于枢轴元素的值
j:循环控制变量,表示数组元素下标
【问题2】(5分)
(1)假设要排序包含n个元素的数组,请给出在各种不同的划分情况下,快速排序的时间复杂度,用O记号。最佳情况为 (4) ,平均情况为 (5) ,最坏情况为 (6) 。
(2)假设要排序的n个元素都具有相同值时,快速排序的运行时间复杂度属于哪种情况? (7) 。(最佳、平均、最坏)
【问题3】(4分)
(1)待排序数组是否能被较均匀地划分对快速排序的性能有重要影响,因此枢轴元素的选取非常重要。有人提出从待排序的数组元素中随机地取出一个元素作为枢轴元素,下面是随机化快速排序划分的伪代码—利用原有的快速排序的划分操作,请填充其中的空缺处。其中,RANDOM(i,j)表示随机取i到j之间的一个数,包括i和j。
(2) 随机化快速排序是否能够消除最坏情况的发生? (10) 。(是或否)
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