【排序 - 快速排序】

news2024/11/15 5:28:25

快速排序（Quick Sort）是一种高效的排序算法，它基于分治（Divide and Conquer）的策略。这种排序算法的核心思想是选择一个基准元素，将数组分割成两部分，使得左边的元素都小于等于基准元素，右边的元素都大于等于基准元素，然后对这两部分分别递归地应用快速排序。

算法步骤：

选择基准元素：从数组中选择一个元素作为基准（pivot）。通常选择第一个元素、最后一个元素或者随机一个元素作为基准。
分区（Partition）：重新排列数组，使得比基准元素小的元素都在基准元素的左边，比基准元素大的元素都在右边。同时，基准元素位于最终排序的位置。
递归排序：递归地对基准元素左右两边的子数组进行快速排序。

实现步骤：

下面是用C语言实现快速排序的代码：

#include <stdio.h>

// 函数：交换数组中两个元素的值
void swap(int* a, int* b) {
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

// 函数：将数组分区，并返回基准元素的位置（索引）
int partition(int arr[], int low, int high) {
    int pivot = arr[high];  // 选择最后一个元素作为基准
    int i = low - 1;  // 初始化分区索引，比基准元素小的元素会放在左边

    for (int j = low; j < high; j++) {
        // 如果当前元素小于或等于基准元素，则将它交换到分区的左边
        if (arr[j] <= pivot) {
            i++;  // 移动分区索引
            swap(&arr[i], &arr[j]);
        }
    }

    // 最后将基准元素交换到正确的位置
    swap(&arr[i + 1], &arr[high]);
    return i + 1;  // 返回基准元素的位置
}

// 函数：实现快速排序
void quickSort(int arr[], int low, int high) {
    if (low < high) {
        // 对数组进行分区
        int pi = partition(arr, low, high);

        // 对基准元素左边和右边的子数组进行递归排序
        quickSort(arr, low, pi - 1);
        quickSort(arr, pi + 1, high);
    }
}

// 函数：打印数组元素
void printArray(int arr[], int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
}

// 主函数：测试快速排序的实现
int main() {
    int arr[] = {10, 7, 8, 9, 1, 5};
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

    printf("原始数组: \n");
    printArray(arr, n);

    quickSort(arr, 0, n - 1);

    printf("排序后的数组: \n");
    printArray(arr, n);
    return 0;
}