C++实现 快速排序_快速排序c++代码

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一、快速排序主函数

代码如下：

二、分区函数

1.选取支点

2.定义左右指针，移动指针

3.返回分割点的位置

代码如下：

三、swap函数——元素互换

代码如下：

四、printArr函数——打印输出

代码如下：

完整代码如下：

测试方法如下：

运行效果截图：

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一、快速排序主函数

quickSort函数是快速排序算法的核心函数，用于对传入的整型数组arr进行排序。该函数使用递归的方式实现快速排序。

其中，strat和end参数表示当前需要排序的数组部分的起始和终止下标，而mid则表示当前数组的中间下标，即分区中心下标，由partition函数返回。在排序的过程中，如果当前子数组只有一个或没有元素，则不进行划分，排序直接结束。

如果需要划分数组，则调用partition函数进行分区，将数组分为左右两部分，将各自递归进行排序，直到排序完整个数组。具体实现中，先取数组第一个元素作为分区元素，然后使用while循环，寻找需要交换的元素，将其移动到正确位置，直到左右指针相遇，并将分区元素与左指针交换后返回中心点的位置。

整个排序过程中，每次递归调用快速排序函数时，都传入需要排序的子数组部分，并一次次划分成更小的子数组，最终得到排序好的有序数组。

代码如下：

// 定义快速排序函数，递归实现
void quickSort(int(&arr)[10], int strat, int end) {
	// 前提条件
	if (strat >= end)
		return;
 
	// 分区,返回分区下标
	int mid = partition(arr, strat, end);
 
	// 递归调用
	quickSort(arr, strat, mid - 1);
	quickSort(arr, mid + 1, end);
 
}

二、分区函数

1.选取支点

        函数中的第一步是将数组第一个元素作为支点（pivot）。

  int pivot = arr[strat];

2.定义左右指针，移动指针

        函数定义了两个指针 left 和 right，分别初始化为 strat 和 end。接下来，左右指针开始分别从左侧和右侧遍历数组arr，找到需要交换的元素并将其交换位置。

while (left < right) {
    while (arr[left] <= pivot && left < right)
        left++;
    while (arr[right] >= pivot && left < right)
        right--;
    swap(arr, left, right);
}

• 第一个while循环，left指针一直往右移动，直到找到大于pivot与arr[right]应该交换的元素。
• 第二个while循环，right指针一直往左移动，直到找到小于pivot与arr[left]应该交换的元素。
• 交换操作放在循环外面，因为left和right相遇时，交换操作还会执行一次，但此时已经没有必要进行交换了。

3.返回分割点的位置

        通过left指针的位置来判断分割点的位置，left指针左侧的元素都小于pivot，右侧的元素都大于pivot。因此，判断left所指元素与pivot的大小关系，交换分割元素和left位置上的元素，更新分割点位置并返回。

if (arr[left] < pivot) {
	// 将分割元素放到left指针指向的元素左边
    swap(arr, strat, left); 
	return left;
} else if (arr[left] > pivot) {
	// 将分割元素放到left指针指向的元素左边的前一个位置
    swap(arr, strat, left - 1);
    return left - 1;
}

• 在上面的代码中，如果left指向的元素小于支点pivot，则把pivot放在left之前，即交换arr[strat]和arr[left]的值。
• 如果left指向的元素大于支点，则把pivot放在left之前的位置，即交换arr[strat]和arr[left-1]的值。

代码如下：

// 数组分区
int partition(int(&arr)[10], int strat, int end) {
	// 选取一个分区的-支点
	int pivot = arr[strat];
 
	// 左右指针指向
	int left = strat, right = end;
 
	while (left < right)
	{
		// 分别从左右两边遍历数组
		while (arr[left] <= pivot && left < right)
			left++;
		while (arr[right] >= pivot && left < right)
			right--;
 
		// 交换左右指针的值
		swap(arr, left, right);
	}
 
	if (arr[left] < pivot)
	{
		swap(arr, strat, left);
		return left;
	}
	else if (arr[left] > pivot)
	{
		swap(arr, strat, left - 1);
		return left - 1;
	}
}

三、swap函数——元素互换

        函数是对一个整型数组中的两个元素进行交换的函数，作用是将输入的整型数组arr中下标为i和j的元素交换位置。函数接收一个整型数组arr，和两个整型参数i和j，表示需要交换的元素在数组中的下标。函数先用一个中间变量temp记录第i个元素的值，然后将第i和j个元素的值进行交换。

代码如下：

// 元素互换
void swap(int(&arr)[10],int i,int j) {
	int temp = arr[i];
	arr[i] = arr[j];
	arr[j] = temp;
}

四、printArr函数——打印输出

        函数使用了 范围for 循环来遍历整型数组 arr，输出数组中每个元素的值。语句cout << num << '\t';会输出该元素后面跟着一个水平制表符\t，使得数组中每个元素的输出结果之间都会隔开一段距离，便于观察。函数输出一个换行符 cout << endl; ，使得下一次调用该函数输出内容不会和上一次输出结果粘在一起，以便输出更加整洁。

代码如下：

// 打印数组
void printArr(int(&arr)[10]) {
	for (int num : arr)
		cout << num << '\t';
	cout << endl;
}

完整代码如下：

/*
* 快速排序
* @QuickSort()
*/
 
// 定义快速排序函数，递归实现
void quickSort(int(&arr)[10], int strat, int end) {
	// 前提条件
	if (strat >= end)
		return;
 
	// 分区,返回分区下标
	int mid = partition(arr, strat, end);
 
	// 递归调用
	quickSort(arr, strat, mid - 1);
	quickSort(arr, mid + 1, end);
 
}
 
// 数组分区
int partition(int(&arr)[10], int strat, int end) {
	// 选取一个分区的-支点
	int pivot = arr[strat];
 
	// 左右指针指向
	int left = strat, right = end;
 
	while (left < right)
	{
		// 分别从左右两边遍历数组
		while (arr[left] <= pivot && left < right)
			left++;
		while (arr[right] >= pivot && left < right)
			right--;
 
		// 交换左右指针的值
		swap(arr, left, right);
	}
 
	if (arr[left] < pivot)
	{
		swap(arr, strat, left);
		return left;
	}
	else if (arr[left] > pivot)
	{
		swap(arr, strat, left - 1);
		return left - 1;
	}
}
 
// 元素互换
void swap(int(&arr)[10],int i,int j) {
	int temp = arr[i];
	arr[i] = arr[j];
	arr[j] = temp;
}
 
// 打印数组
void printArr(int(&arr)[10]) {
	for (int num : arr)
		cout << num << '\t';
	cout << endl;
}

测试方法如下：

#include<iostream>
using namespace std;
 
void quickSort(int(&arr)[10], int strat, int end);
int partition(int(&arr)[10], int strat, int end);
void swap(int(&arr)[10], int i, int j);
void printArr(int(&arr)[10]);
 
// 快速排序测试方法
void Test() {
	int arr[10] = { 23, 45, 18, 6, 11, 19, 22, 18, 12, 9 };
	printArr(arr);
	int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	quickSort(arr, 0, size - 1);
	printArr(arr);
}

运行效果截图：

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