接下来我们将用图像模拟来一步步演示快速排序的过程，这样我们将会通过视觉和大脑一起来梳理快速排序的思路。

后文示例的C语言代码将实现图像模拟的过程。

一、图像模拟 快速排序 过程

我们选取十个数字0~9当做我们的排序数字，并将其打乱。然后我们将按照升序进行排列。如下图：

1、选取基准数

首先要在这个序列中随便找一个基准数，在此我们选取第一个数字5作为基准数字。(选取基准数有多种方式，此方式不是唯一)如下图：

接下来我们要将这个基准数字5挪动到其应该呆的位置。

那么它应该呆在哪个位置呢，其实这个位置要满足两个条件：位置的左边都是小于5的数字，位置的右边都是大于5的数字(升序)。我们将这个位置叫作数字在排序中的正确位置，简称“ 正确位置”。

现在我们知道了要将5挪动到其正确位置，那么就产生了一个问题，怎么寻找正确位置呢？

这里就要引入快速排序的核心思想了，即“ 两端查找比较交换”。这个思想我们就不从文字予以解释了，下文直接上图。需要说明的是，在通过“两端查找比较交换”查找“正确位置”的时候会顺便将小于基准数5和大于基准数5的数字归位。

2、用指针指向无序序列的两端

我们在两端引入两个指针，一个指向左端，一个指向右端，分别用left和right进行标识。（两端指针）

3、查找比较交换(此过程是循环过程，圈号为重复的步骤)

①、右指针查找比较 我们先让右指针right进行查找(因为是升序，right先查找，后文还将提到)比基准数字5小的数字。如果指针下的数字不比基准数小，就一直向前查找。（查找比较） 此时right指针走到数字4时，和基准数字5比较后，显然小于。此时right指针应该停下。

②左指针查找比较 接下来让left指针开始查找大于基准数字5的数字，走到数字8时，和基准数字5比较显然大于，left指针停下。（查找比较）

③交换 现在left指针和right指针都指向了一个数字，接下来拿出这两个数字进行位置交换。（交换）

交换后

①右指针查找比较 接下来重新让right指针向前寻找比基准数5小的数。走到3时，与基准数5比较后小于成立，停下。（查找）

②左指针查找比较 再让left指针继续向后寻找比5大的数字。走到6时与5比较后大于成立，停下。（查找）

③交换 此时再次拿出两指针下数值进行位置交换。（交换）

①右指针查找比较 重新让right指针向前查找小于基准数5的数字，走到2时与基准数比较后小于成立，停下。（查找）

②左指针查找比较（查找） 让left指针继续向后查找大于基准数5的数字，此时我们可以看到两指针重合，这个时候就要停前进了，因为两指针重合表示基准数5的“正确位置”已经找到了。

③交换 找到基准数5的正确位置后，就要将基准数字挪动到正确位置，这时就要交换两位置的数字。（交换）

交换后。

到此“两端查找比较交换”的第一轮正式结束，你发现了吗？现在基准数5的左边都是小于5的数字，而右边都是大于5的数字。

需要说明：上文提到right指针先走，在这里将进行解释。

▪ 我们观察上面交换的两幅图像可以看到，与基准数字5交换位置的数字2是小于基准数字5的，交换位置后也正好让2挪动到了比5小的那边了。大家想想为什么两指针正好停在了比5小的2上面了呢。这当然是我们故意而为之的。
▪因为right指针是寻找比基准数5小的数字，当其停止后一定是停在了小于5的数字上面。然后再让left指针移动，left指针最后停止的位置必将是和right相遇的时候，这就保证了两指针停止的位置必然是小于基准数字的。
▪最后交换位置后，小的数字也就到了基准数字的左边。
▪ 当然，如果你选取基准数的方法不一样，升序降序不一样。先让right走还是left走也就不一样了。

说完指针先后的问题后，我们继续总结这一轮结束后的一些发现

思想总结：
我们可以发现“两端查找比较交换”的思想就是为了寻找“正确位置”， 可以说通过“两端查找比较交换”的思想实现了寻找基准数的“正确位置”。

你也会发现以基准数5为界限，分为了两个(2、0、1、4、3)和(6、8、9、7)两个无序序列。

剩下的工作就是对两个无序序列重复上述过程：

1、选取基准数

2、用指针指向无序序列两端

3、两端查找比较交换

话不多说，我们继续用图像模拟演示。（红线表示本轮的“两端查找比较交换”结束）

这一轮的“两端查找比较交换”我们要单独拿出5左边的序列进行排序，我们先来看一下经过上一轮的“两端查找比较交换”排序后的前后比较：

现在我们单独拿出5左边的序列(2、0、1、4、3)进行排序

选取基准数

我们还是选取第序列中的第一个数字2作为基准数。

用指针指向无序序列两端

注意，这一轮指针指向的是数字5左端(2、0、1、4、3)序列的两端。

查找比较交换

在此就不在进行文字详细描述，全程图像模拟演示。 需要记住这一轮right寻找比基准数2小的，left寻找比基准数2大的(因为是升序)，两者都找到后就进行交换，两者相遇后就表示“正确位置”以找到。“正确位置”找到后就应该将基准数归位。

完成这轮排序后，你又会发现，以基准数2为界限分为了(1、0)和(4、3)两个无序序列。

到此，我们还有(1、0)序列，(4、3)序列，(6、8、9、7)序列，以及6、8、9、7序列排序完成后的(8、9、7)序列未进行排序。

我就不在一一用图像模拟，因为每一轮思路都一样，即每一轮处理就是将这一轮的基准数放在“正确位置”上。直到所有的数都放在“正确位置”上，排序就结束了。所以大家要重在理解上述思路。 理解了上述思路后，我们进行下面的代码设计。

二、程序代码设计（C语言）

理解了快速排序的思路后，就要去想如何用代码实现了。

执行每一轮的衔接问题：

这里要说一个重要的问题：问题如下▼
▲不知道大家在看上面图像模拟的时候，脑海里产生一个疑问没有，这个疑问就是，每一轮的“查找比较排序”执行完成后，程序应该怎么去执行下一轮的呢？每一轮应该怎样用程序很好的衔接呢？ 关于这个问题，当然有很多种思路，下面的代码则用了递归的方法去实现每一轮的衔接。

下文，有代码叙述和C代码，大家可以结合在一起看，其中有递归的过程，需要懂得一些递归的相关知识。

代码叙述：

1、 首先，调用QkSort函数的时候需要给其传递三个值，
▷ “数组”，“左指针位置”，“右指针位置”。
2、用变量tmp作为存放本轮循环的基准数。
3、用变量i作为左指针，获取传递过来的值(变量left的值)
4、用变量j作为右指针，获取传递过来的值(变量right的值)
5、第一层while外循环的内部结构是：
▷有一个一直从后向前寻找比基准数小的右指针
▷有一个一直从前向后寻找比基准数大的左指针
▷有一个用于交换数字的if语句
6、while外循环执行完后就找到了“正确位置”
▷“基准数”归位的两个交换位置表达式：
▷arr[left] = arr[i];
▷arr[i] = tmp;
7、第一个递归
▷QkSort(arr, left, i - 1);
▷这个递归一直解决每次循环完后产生的两个序列的左序列，直到所有左序列都排序完成。
▷因此，你可以看到，第二个实际参数一直是将左指针传递给形参，
▷第三个实际参数一直是将上轮基准数的下标-1传递给形参。
▷这样就无形的将这个完整的数组虚拟的切割成了两个。
▷将参数传递过去后，函数的操作范围正好是无序的左序列。
▷如下图：

8、第二个递归 ▷QkSort(arr, i + 1, right);
▷这个递归需要等到每轮的左序列排完序后，即第一个递归都执行完后才执行。
▷其解决每次循环完后产生的两个序列的右序列，直到所有序列排序完成。
▷程序在执行完所有的第二个递归后，也表示着全部序列完成排序，序列整体已经有序，排序完成。
●说明：这个程序的难点就在于对递归的理解。

C语言代码：

#include<stdio.h>
//快速排序函数，形参列表为数组，左指针位置，右指针位置，int *arr等价于int arr[]
void QkSort(int *arr, int left, int right){
    if (left > right)  //左指针位置必须大于右指针位置
    {
        return;
    }
    //变量tmp为基准数，在此规定基准数为序列的第一个数，即左指针指向的数
    int tmp = arr[left];
    int i = left; //左指针
    int j = right;   //右指针
    //外循环，直到左指针和右指针相等时退出，表示根据当前基准数以完成当前序列排序
    while (i != j)
    {   //内循环1，寻找到比基准数小的数时退出循环，此循环控制右指针    
        while (arr[j] >= tmp && j > i)
        {
            j--;
        }
        //内循环2，寻找到比基准数大的数时退出循环，此循环控制左指针
        while (arr[i] <= tmp && j > i)
        {
            i++;
        }
        //经过以上两个内循环后，此时的左指针和右指针分别指向了
        //比基准数小和比基准数大的数
        //接下来要将这两个指针的数据进行交换
        if (j > i)//交换前判断右指针是否大于左指针
        {
            int t = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = t;
        }
    }//外循环尾

    //执行完循环后，就找到了基准数的排序位置，将基准数tmp与i位置进行交换
    arr[left] = arr[i];
    arr[i] = tmp;
    //*********************************************
    //下面的程序为递归，可能存在多层递归调用
    //*********************************************
    //此时的数组分为了两部分，基准数左边都是小于基准数的，右边都是大于基准数的，
    //现在进行递归，对基准数左边的数进行排序，此时递归可能会有多层
    QkSort(arr, left, i - 1);
    //进行到这步时，基准数左边已经全部有序，而右边还未进行排序，
    //现在进行递归，对基准数右边的数据进行排序，此时递归可能有多层
    QkSort(arr, i + 1, right);
}

int main()
{
    int arr[] = { 0, 4, 3, 5, 65, 2, 64, 68, 34, 94, 53, 74, 13 };
    int len = sizeof(arr)/sizeof(int);
    printf("待排序数值：");
    for (int i = 0; i <=len-1; i++)
    {
        printf("%d ",arr[i]);
    }
    printf("\n");
    printf("排序后的数值：");
    QkSort(arr,0,len-1);//调用快速排序函数
    for (int i = 0; i <=len-1; i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
}

代码运行结果: