【C语言】QuickSort---快速排序

目录

QuickSort的由来

QuickSort的代码实现

第一步：首先实现--->左小右大

 实现左小右大的具体过程：

对于以上实现左小右大的过程，一般会产生一个疑问？

小结：

左小右大代码具体实现

代码执行结果：

第二步，左右子序列重复左小右大（分治思想）

最终QuickSort代码的实现

最终QuickSort代码实现结果：

---

QuickSort的由来

快速排序是Hoare于1962年提出的一种二叉树结构的交换排序方法，其基本思想为：任取待排序元素序列中的某元素作为基准值，按照该排序码将待排序集合分割成两子序列，左子序列中所有元素均小于基准值，右子序列中所有元素均大于基准值，然后最左右子序列重复该过程，直到所有元素都排列在相应位置上为止。

QuickSort的代码实现

第一步：首先实现--->左小右大

知道了QuickSort的基本思想后，我们先来实现其重复过程的基础，也就是它的第一步，实现---》左小右大。（当然也可以左大右小，就看你选哪边为基准值了）

首先，我们将对下面这组数据进行QuickSort的排序。

 

 我们接着来取它的基准值，假如我们取它最左边的值为基准值（KEY），也就是下标为0的值，就是6这个值。那么，我们假设其最左边的的指针为left，最右边的指针为right。

 实现左小右大的具体过程：

在我们将其最左边的值作为基准值（KEY）之后，我们先让right先向左走。当其找到比KEY值小的数据的时候停下来。这时，left接着向右走，当其找到比KEY值大的数时停下来，并且同时交换right和left的值。

按照以上步骤一直循环，直到left和right相遇（奇遇偶错--奇数个数据相遇，偶数个数据错过）时，先将其共同指向的值和KEY指向的值交换，并且同时将KEY的下标也一并与相遇的数据下标交换。

到这里的时候，我们就实现了KEY这个基准值的左边都比它要小，它的右边都比其要大了，也就是左小右大了。

对于以上实现左小右大的过程，一般会产生一个疑问？

为啥我将最左边的值作为基准值（KEY）之后，得先让right先走呢？为啥不能是left先走呢？

回答：如果将最左边的值作为基准值（KEY）后，让left先走，那么相遇时的值会比KEY大，这时，如果交换KEY的值和下标，则无法实现左小右大了。

所以为了保证left和right相遇时的值比KEY小或相等（实现左小右大的前提），当我们将最左边的值作为基准值时，就得让right先走了。

小结：

当以左边为基准值（KEY）时，让右边先走。

当以右边为基准值（KEY）时，让左边先走。

左小右大代码具体实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <time.h>
 
int main() {
 
	TestQuick();
	return 0;
}
 
 
void TestQuick() {
 
	int a[] = {6,1,2,7,9,3,4,5,10,8};
	int len = sizeof(a) / sizeof(a[0]);
 
	QuickSort(a, 0,len - 1);
	PrintfArray(a, len);
 
}
 
 
 
void Swap(int* child, int* parent) {//交换数组中下标为child和parent的值
 
	int  tmp;
	tmp = *child;
	*child = *parent;
	*parent = tmp;
 
}
 
 
void QuickSort(int* a, int begin, int end) {
 
	int left = begin, right = end;
	int key = left;
 
	//当left与right相遇时或刚要错过时跳出循环
	while (left < right) {
 
		//right向左走，找小。
		//并且同时为了防止极端情况，一直找不到小，如果没加left<right,会产生越界。
		while (left < right && a[right] >= a[key]) {
			right--;
		}
 
		//left向左走，找大。
		//并且同时为了防止极端情况，一直找不到大，如果没加left<right,会产生越界。
		while (left < right && a[left] <= a[key]) {
			left++;
		}
 
		//到这里就说明right找到了小，left找到了大。
		//所以需要交换下left和right的值。
		Swap(&a[left], &a[right]);
	}
 
	//到这里就说明left与right相遇
	//将KEY的值和下标与相遇的值和下标交换
	Swap(&a[left], &a[key]);
	key = left;
 
}

代码执行结果：

 

第二步，左右子序列重复左小右大（分治思想）

其实这也比较容易理解：

我们上面已经实现了左小右大了吧，然后KEY的左子序列是不是都是比它小，右子序列都是比它大的。

那么，我们接下来先将其KEY的左子序列进行左小右大，在完成后紧接着对KEY的右子序列进行左小右大。这样，在其完成之后，其实也就是递归完成后，它的整体就成为了左小右大了，也就变有序了。

如下图：这里只递归到了最左边为空的一部分情况，感兴趣可以跟着代码自己画画完整的递归图，相信会对理解代码有更深理解。

最终QuickSort代码的实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <time.h>
 
int main() {
 
	TestQuick();
	return 0;
}
 
 
void TestQuick() {
 
	int a[] = {6,1,2,7,9,3,4,5,10,8};
	int len = sizeof(a) / sizeof(a[0]);
 
	QuickSort(a, 0,len - 1);
	PrintfArray(a, len);
 
}
 
 
 
void Swap(int* child, int* parent) {//交换数组中下标为child和parent的值
 
	int  tmp;
	tmp = *child;
	*child = *parent;
	*parent = tmp;
 
}
 
 
void QuickSort(int* a, int begin, int end) {
 
	//当递归到空或则只有一个数据的时候
	if (begin >= end) {
		return;
	}
 
	int left = begin, right = end;
	int key = left;
 
	//当left与right相遇时或刚要错过时跳出循环
	while (left < right) {
 
		//right向左走，找小。
		//并且同时为了防止极端情况，一直找不到小，如果没加left<right,会产生越界。
		while (left < right && a[right] >= a[key]) {
			right--;
		}
 
		//left向左走，找大。
		//并且同时为了防止极端情况，一直找不到大，如果没加left<right,会产生越界。
		while (left < right && a[left] <= a[key]) {
			left++;
		}
 
		//到这里就说明right找到了小，left找到了大。
		//所以需要交换下left和right的值。
		Swap(&a[left], &a[right]);
	}
 
	//到这里就说明left与right相遇
	//将KEY的值和下标与相遇的值和下标交换
	Swap(&a[left], &a[key]);
	key = left;
 
	QuickSort(a, begin, key - 1);//左子序列递归实现左小右大
	QuickSort(a, key + 1, end);//右子序列递归实现左小右大
 
}

最终QuickSort代码实现结果：

 好了，到这QucikSort就总结的差不多了。