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Objective-C 实现快速排序

快速排序是一种高效的排序算法，采用分治法策略对数据进行排序。本文将详细介绍如何在 Objective-C 中实现快速排序。

1. 导入必要的头文件

首先，我们需要导入必要的头文件以确保代码的正常编译和运行。

#import 
   

2. 定义快速排序的接口

接下来，我们定义快速排序的接口类 QuickSort，该类将提供快速排序的功能。

@interface QuickSort : NSObject- (NSArray *)quickSort:(NSArray *)array;- (NSArray *)quickSort:(NSArray *)array partition:(NSInteger)partitionIndex;- (NSArray *)quickSortHelper:(NSArray *)array low:(NSInteger)low index:(NSInteger)index high:(NSInteger)high;- (NSArray *)quickSortHelperPartition:(NSArray *)array low:(NSInteger)low high:(NSInteger)high;- (void)swap:(id)a :(id)b inArray:(NSArray *)array;- (NSInteger)partition:(NSArray *)array;- (void)printArray:(NSArray *)array;- (void)printElement:(id)element;- (void)printFunctionName:(NSString *)functionName;- (void)printError:(NSError *)error;@end

3. 实现快速排序的方法

以下是实现快速排序的主要方法 quickSort。

- (NSArray *)quickSort:(NSArray *)array{    [self printFunctionName:@"quickSort"];    return [self quickSortHelper:array low:0 index:0 high:[array count]-1];}

4. 实现快速排序的辅助方法

以下是一些辅助方法，用于支持快速排序的实现。

- (NSArray *)quickSortHelper:(NSArray *)array low:(NSInteger)low index:(NSInteger)index high:(NSInteger)high{    [self printFunctionName:@"quickSortHelper"];        if (low >= high)    {        return array;    }        NSInteger pivot = [self partition:array];    NSArray *left = [self quickSortHelper:array low:low index:index pivot:pivot-1];    NSArray *right = [self quickSortHelper:array low:index+1 high:high pivot:pivot];        [self swap:array[index] : array[pivot] inArray:array];        return [self concatenateArrays:array left:right];}

- (NSArray *)quickSortHelperPartition:(NSArray *)array low:(NSInteger)low high:(NSInteger)high{    [self printFunctionName:@"quickSortHelperPartition"];        if (low >= high)    {        return array;    }        NSInteger pivot = [self partition:array];    NSArray *left = [self quickSortHelper:array low:low index:index pivot:pivot-1];    NSArray *right = [self quickSortHelper:array low:index+1 high:high pivot:pivot];        [self swap:array[index] : array[pivot] inArray:array];        return [self concatenateArrays:array left:right];}

5. 交换数组中的元素

以下是用于交换数组中两个元素的方法。

- (void)swap:(id)a :(id)b inArray:(NSArray *)array{    [self printFunctionName:@"swap"];        id temp = a;    a = b;    b = temp;}

6. 分区函数

以下是用于确定分区的函数。

- (NSInteger)partition:(NSArray *)array{    [self printFunctionName:@"partition"];        int left = 0;    int right = [array count] - 1;    int pivot = left + ((right - left + 1) / 2);        id a = [array objectAtIndex:pivot];    [self printElement:a];        id b = [array objectAtIndex:0];    [self printElement:b];        id c = [array objectAtIndex:[array count] - 1];    [self printElement:c];        [self printArray:array];        return pivot;}

7. 拼接数组

以下是用于拼接两个数组的方法。

- (NSArray *)concatenateArrays:(NSArray *)array left:(NSArray *)left right:(NSArray *)right{    [self printFunctionName:@"concatenateArrays"];        return [array arrayByConcatenating: left arrayByAdding: right];}

8. 打印数组

以下是用于打印数组内容的方法。

- (void)printArray:(NSArray *)array{    [self printFunctionName:@"printArray"];        NSLog(@"Array: %@", array);}

9. 打印元素

以下是用于打印单个元素的方法。

- (void)printElement:(id)element{    [self printFunctionName:@"printElement"];        NSLog(@"Element: %@", element);}

10. 打印函数名称

以下是用于打印函数名称的方法。

- (void)printFunctionName:(NSString *)functionName{    [self printElement: functionName];}

11. 打印错误信息

以下是用于打印错误信息的方法。

- (void)printError:(NSError *)error{    [self printFunctionName:@"printError"];        NSLog(@"Error: %@", error);}

12. 主函数示例

以下是一个快速排序的主函数示例。

int main(int argc, const char *argv){    @autoreleasepool    {        NSArray *inputArray = [NSArray arrayWithObjects: @"John", @"Tom", @"Alice", @"Bob", @"Charlie"];        NSArray *sortedArray = [QuickSort new].quickSort(inputArray);        NSLog(@"Sorted Array: %@", sortedArray);    }    return 0;}

13. 完整代码

以下是完整的代码实现。

#import 
   
    @interface QuickSort : NSObject- (NSArray *)quickSort:(NSArray *)array;- (NSArray *)quickSort:(NSArray *)array partition:(NSInteger)partitionIndex;- (NSArray *)quickSortHelper:(NSArray *)array low:(NSInteger)low index:(NSInteger)index high:(NSInteger)high);- (NSArray *)quickSortHelperPartition:(NSArray *)array low:(NSInteger)low high:(NSInteger)high);- (void)swap:(id)a :(id)b inArray:(NSArray *)array;- (NSInteger)partition:(NSArray *)array;- (void)printArray:(NSArray *)array;- (void)printElement:(id)element;- (void)printFunctionName:(NSString *)functionName;- (void)printError:(NSError *)error;@end@implementation QuickSort- (NSArray *)quickSort:(NSArray *)array{    [self printFunctionName:@"quickSort"];    return [self quickSortHelper:array low:0 index:0 high:[array count]-1];}- (NSArray *)quickSortHelper:(NSArray *)array low:(NSInteger)low index:(NSInteger)index high:(NSInteger)high{    [self printFunctionName:@"quickSortHelper"];        if (low >= high)    {        return array;    }        NSInteger pivot = [self partition:array];    NSArray *left = [self quickSortHelper:array low:low index:index pivot:pivot-1];    NSArray *right = [self quickSortHelper:array low:index+1 high:high pivot:pivot];        [self swap:array[index] : array[pivot] inArray:array];        return [self concatenateArrays:array left:right];}- (NSArray *)quickSortHelperPartition:(NSArray *)array low:(NSInteger)low high:(NSInteger)high{    [self printFunctionName:@"quickSortHelperPartition"];        if (low >= high)    {        return array;    }        NSInteger pivot = [self partition:array];    NSArray *left = [self quickSortHelper:array low:low index:index pivot:pivot-1];    NSArray *right = [self quickSortHelper:array low:index+1 high:high pivot:pivot];        [self swap:array[index] : array[pivot] inArray:array];        return [self concatenateArrays:array left:right];}- (void)swap:(id)a :(id)b inArray:(NSArray *)array{    [self printFunctionName:@"swap"];        id temp = a;    a = b;    b = temp;}- (NSInteger)partition:(NSArray *)array{    [self printFunctionName:@"partition"];        int left = 0;    int right = [array count] - 1;    int pivot = left + ((right - left + 1) / 2);        id a = [array objectAtIndex:pivot];    [self printElement:a];        id b = [array objectAtIndex:0];    [self printElement:b];        id c = [array objectAtIndex:[array count] - 1];    [self printElement:c];        [self printArray:array];        return pivot;}- (NSArray *)concatenateArrays:(NSArray *)array left:(NSArray *)left right:(NSArray *)right{    [self printFunctionName:@"concatenateArrays"];        return [array arrayByConcatenating: left arrayByAdding: right];}- (void)printArray:(NSArray *)array{    [self printFunctionName:@"printArray"];        NSLog(@"Array: %@", array);}- (void)printElement:(id)element{    [self printFunctionName:@"printElement"];        NSLog(@"Element: %@", element);}- (void)printFunctionName:(NSString *)functionName{    [self printElement: functionName];}- (void)printError:(NSError *)error{    [self printFunctionName:@"printError"];        NSLog(@"Error: %@", error);}int main(int argc, const char *argv){    @autoreleasepool    {        NSArray *inputArray = [NSArray arrayWithObjects: @"John", @"Tom", @"Alice", @"Bob", @"Charlie"];        NSArray *sortedArray = [QuickSort new].quickSort(inputArray);        NSLog(@"Sorted Array: %@", sortedArray);    }    return 0;}
   

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