快速排序的C语言实现

快速排序方法对整数序列操作的一种C语言实现

目标

给定一个长度为n的整数序列，将序列从小到大进行排序

原理

1. 从序列中任选一个值，将原有序列划分为两个子序列，其中，左侧序列中的值均小于该选出的值，右侧序列中的值均大于或者等于该选中的值，该值位于两个子序列交界（既不属于左侧、也不属于右侧）；
2. 分别对左侧、右侧的子序列用同样的方法进行排序；
3. 将两个子序列以及中心位置的值进行合并，获得最终排序后的结果。

实现

#include <stdio.h>

/**
 * 将输入序列划分为两个子序列，并返回中间位置的下标
 * 
 * @param arr 输入划分的输入序列
 * @param left 需要划分序列的最左侧元素下标
 * @param right 需要划分序列的最右侧位置下标
 * @return 找到的中心位置坐标
 */
int partition(int arr[], int left, int right) {
int j = left, i;
int selectedValue = arr[right];
int temp;
// 用j指定预期的中心点位置
// 用游标i从左向右遍历，如果小于选定值，则扔到j指定位置的左侧，否则继续向右
for (i = left; i < right; i++) {
if (arr[i] < selectedValue) {
// 交换i与j位置的值，并更新j指向的位置
            temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
            j++;
        }
    }
    arr[right] = arr[j];
    arr[j] = selectedValue;
return j;
}

/**
 * 对输入序列进行快速排序
 *
 * @param arr 待排序数组
 * @param left 需要排列位置的最左侧元素下标
 * @param right 需要排序位置的最右侧位置下标
 */
void quickSort(int arr[], int left, int right) {
int q;
if (left < right) {
        q = partition(arr, left, right);
        quickSort(arr, left, q - 1);
        quickSort(arr, q + 1, right);
    }
}

int main() {
int i = 0;
int a[15] = { 3, 4, 53, 4, 5, 3, 4, 5, 6, 2, 37, -3,-33, 5, 3 };
    quickSort(a, 0, 14);
// 输出
for (i = 0; i < 15; i++) {
printf("%d ", a[i]);
    }
return 0;
}

运行结果

-33 -3 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5 6 37 53

分析

1. 因为代码中直接在序列原有位置进行排序，所以，可以直接省掉原理第3条中的合并步骤；
2. 在进行划分时，可以有很多方法找到中间位置，例如从两侧往中间找，分别找到一个大于选定值和一个小于选定值的，进行交换。在本实现中，则从一侧开始找，并用两个下标进行辅助标志预期的中心位置。
3. 在快速排序方法中，在理想情况下，应该每次都能成功把序列划分成两个长度相等的子序列，此时，其时间复杂度为O(nlogn)，而在极端情况下，则每次划分都找到了端点位置，此时，快速排序的时间复杂度将降为O(n^2)