快速排序的C语言实现

快速排序主要过程如下：
分解：数组A[p..r]被划分为两个（可能为空的）子数列A[p..q-1]和A[q+1..r]，使得A[p..q-1]中元素都小于等于A[q]，A[q+1..r]中元素都大于A[q]。
解决：通过递归调用快速排序，对子数组A[p..q-1]和A[q+1..r]进行排序。
合并：因为子数组都是原址排序，所以不需要合并，数组A[p..r]已经有序。
非随机化版本的快速排序实现如下：

int partition(int *source, int head, int tail) {
int x = source[tail];
int i = head - 1, j = head;
for (j = head; j < tail; j++) {
if (source[j] <= x) {
            i++;
            swap(source + j, source + i);
        }
    }
    swap(source + tail, source + i + 1);
return i + 1;
}

void quick_sort(int *source, int head, int tail) {
if (head >= tail)
return;
int mid = partition(source, head, tail);
    quick_sort(source, head, mid - 1);
    quick_sort(source, mid + 1, tail);
}

注意，对于一个几乎有序的排列，插入排序的性能往往要优于快速排序。由逆序对内容可知，插入排序的运行时间为 O(n+d) ，其中d为逆序对的数目。又由于一个几乎有序的数列中，逆序对的数目很少，因此插入排序的运行时间接近线性。而上述非随机的快速排序在该种情况下极易产生空的划分，所以在该种情况下，插入排序的性能往往优于快速排序。
随机化版本实现如下：

int randomized_partition(int *source, int head, int tail) {
    swap(source + rand() % (tail - head + 1) + head, source + tail);
int x = source[tail];
int i = head - 1, j = head;
for (j = head; j < tail; j++) {
if (source[j] <= x) {
            i++;
            swap(source + j, source + i);
        }
    }
    swap(source + tail, source + i + 1);
return i + 1;
}

void randomized_quick_sort(int *source, int head, int tail) {
if (head >= tail)
return;
int mid = randomized_partition(source, head, tail);
    randomized_quick_sort(source, head, mid - 1);
    randomized_quick_sort(source, mid + 1, tail);
}

在划分前，随机选取一个元素于尾部将作为主元的元素交换，再进行划分。