快速排序算法C/C++代码图文讲解

快速排序是由东尼·霍尔所发展的一种排序算法。在平均状况下，排序 n 个项目要 Ο(nlogn) 次比较。在最坏状况下则需要 Ο(n2) 次比较，但这种状况并不常见。事实上，快速排序通常明显比其他 Ο(nlogn) 算法更快，因为它的内部循环（inner loop）可以在大部分的架构上很有效率地被实现出来。

快速排序使用分治法（Divide and conquer）策略来把一个串行（list）分为两个子串行（sub-lists）。

快速排序又是一种分而治之思想在排序算法上的典型应用。

（1）定义

快速排序由C. A. R. Hoare在1962年提出。快速排序是对冒泡排序的一种改进，采用了一种分治的策略。

（2）基本思想

通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小，然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。

（3）步骤

1. 先从数列中取出一个数作为基准数。

2. 分区过程，将比这个数大的数全放到它的右边，小于或等于它的数全放到它的左边。

3. 再对左右区间重复第二步，直到各区间只有一个数。

（4）动图演示

（5）C语言代码实现如下：

/*****************************************************
File name：Quicksort
Author：Zhengqijun  Version:1.0  Date: 2016/11/04
Description: 对数组进行快速排序
Funcion List: 实现快速排序算法
*****************************************************/
 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
#define BUF_SIZE 10
 
/**************************************************
 *函数名：display
 *作用：打印数组元素
 *参数：array - 打印的数组，maxlen - 数组元素个数
 *返回值：无
 **************************************************/
void display(int array[], int maxlen)
{
  int i;
 
  for(i = 0; i < maxlen; i++)
  {
    printf("%-3d", array[i]);
  }
  printf("\n");
 
  return ;
}
 
/********************************
 *函数名：swap
 *作用：交换两个数的值
 *参数：交换的两个数
 *返回值：无
 ********************************/
void swap(int *a, int *b) 
{
  int temp;
 
  temp = *a;
  *a = *b;
  *b = temp;
 
  return ;
}
 
/************************************
 *函数名：quicksort
 *作用：快速排序算法
 *参数：
 *返回值：无
 ************************************/
void quicksort(int array[], int maxlen, int begin, int end)
{
  int i, j;
 
  if(begin < end)
  {
    i = begin + 1; // 将array[begin]作为基准数，因此从array[begin+1]开始与基准数比较！
    j = end;    // array[end]是数组的最后一位
     
    while(i < j)
    {
      if(array[i] > array[begin]) // 如果比较的数组元素大于基准数，则交换位置。
      {
        swap(&array[i], &array[j]); // 交换两个数
        j--;
      }
      else
      {
        i++; // 将数组向后移一位，继续与基准数比较。
      }
    }
 
    /* 跳出while循环后，i = j。
     * 此时数组被分割成两个部分 --> array[begin+1] ~ array[i-1] < array[begin]
     *              --> array[i+1] ~ array[end] > array[begin]
     * 这个时候将数组array分成两个部分，再将array[i]与array[begin]进行比较，决定array[i]的位置。
     * 最后将array[i]与array[begin]交换，进行两个分割部分的排序！以此类推，直到最后i = j不满足条件就退出！
     */
 
    if(array[i] >= array[begin]) // 这里必须要取等“>=”，否则数组元素由相同的值时，会出现错误！
    {
      i--;
    }
 
    swap(&array[begin], &array[i]); // 交换array[i]与array[begin]
    
    quicksort(array, maxlen, begin, i);
    quicksort(array, maxlen, j, end);
  }
}
 
// 主函数
int main()
{
  int n;
  int array[BUF_SIZE] = {12,85,25,16,34,23,49,95,17,61};
  int maxlen = BUF_SIZE;
  
  printf("排序前的数组\n");
  display(array, maxlen);
  
  quicksort(array, maxlen, 0, maxlen-1); // 快速排序
  
  printf("排序后的数组\n");
  display(array, maxlen);
  
  return 0;
}

如果我们编译并运行上述程序，那么它应该产生以下结果：

排序前的数组
12 85 25 16 34 23 49 95 17 61 
排序后的数组
12 16 17 23 25 34 49 61 85 95