C语言非递归算法解决快速排序与归并排序产生的栈溢出

下面是详细讲解“ C语言非递归算法解决快速排序与归并排序产生的栈溢出”的攻略：

算法概述

快速排序和归并排序是两种非常常用的排序算法，它们以其高效性受到广泛关注。但是在排序过程中，如果递归调用层数过多，就会出现栈溢出的问题。C语言中的栈大小是有限制的，一般为几MB，当递归层数过多时，占用的栈空间也会越来越大，当栈空间被占满之后，就会导致栈溢出。因此，针对这个问题，我们可以使用非递归的方式来实现快速排序和归并排序。

非递归快速排序

非递归快速排序的实现需要使用一个栈来存储需要进行快速排序的子序列，在每次循环中取出需要排序的子序列，将子序列中的某一个元素作为基准数进行比较，并在子序列中进行划分，将小于基准数的元素放在基准数的左边，大于基准数的元素放在右边，然后将左右两部分的信息入栈，循环直到栈为空，最后得到有序序列。

下面是非递归快速排序的代码示例（以升序排列为例）：

void quicksort(int a[],int left,int right)
{
    int i,j,pivot;
    int stack[MAXSIZE],top=-1;
    if(left<right)
    {
        stack[++top]=left;
        stack[++top]=right;
        while(top>-1)
        {
            right=stack[top--];
            left=stack[top--];
            i=left,j=right,pivot=a[left];
            while(i<j)
            {
                while(i<j&&a[j]>=pivot) --j;
                if(i<j) a[i++]=a[j];
                while(i<j&&a[i]<=pivot) ++i;
                if(i<j) a[j--]=a[i];
            }
            a[i]=pivot;
            if(left<i-1)
            {
                stack[++top]=left;
                stack[++top]=i-1;
            }
            if(right>i+1)
            {
                stack[++top]=i+1;
                stack[++top]=right;
            }
        }
    }
}

非递归归并排序

与非递归快速排序类似，非递归归并排序的实现也需要使用一个栈来存储需要排序的子序列。在每次循环中，取出两个子序列进行合并，合并后再将新的子序列信息入栈，不断循环直到栈为空，最后得到有序序列。

下面是非递归归并排序的代码示例（以升序排列为例）：

void merge(int a[],int low,int mid,int high)
{
    int i=low,j=mid+1,k=0;
    int *tmp=(int*)malloc((high-low+1)*sizeof(int));
    while(i<=mid&&j<=high)
    {
        if(a[i]<a[j]) tmp[k++]=a[i++];
        else tmp[k++]=a[j++];
    }
    while(i<=mid) tmp[k++]=a[i++];
    while(j<=high) tmp[k++]=a[j++];
    for(i=low;i<=high;i++)
        a[i]=tmp[i-low];
    free(tmp);
}

void mergesort(int a[],int n)
{
    int stack[MAXSIZE],top=-1;
    int low=0,high=n-1,mid;
    if(low<high)
    {
        stack[++top]=low;
        stack[++top]=high;
        while(top>-1)
        {
            high=stack[top--];
            low=stack[top--];
            mid=(low+high)/2;
            if(low<high)
            {
                stack[++top]=low;
                stack[++top]=mid;
                stack[++top]=mid+1;
                stack[++top]=high;
            }
            merge(a,low,mid,high);
        }
    }
}

总结

非递归快速排序和归并排序是解决栈溢出的两种常用方法。非递归快速排序和归并排序的实现都需要使用一个栈来存储需要排序的子序列，通过循环实现排序过程，可以避免递归调用导致的栈溢出问题。