C语言简明讲解快速排序的应用

快速排序

快速排序,说白了就是给基准数据找其正确索引位置的过程

1.1快速排序引入

希尔排序相当于直接插入排序的升级，他们属于插入排序类；堆排序相当于简单选择排序的升级，他们同属于选择排序类；而对于交换排序类的冒泡排序升级版本就是快速排序。

1.2快速排序的基本思想

通过一趟排序将待排记录分割成独立的两部分，其中一部分记录的关键字比另一部分记录的关键字小，则可分别对这两部分记录继续进行排序，以达到整个排序的目的。

1.3快速排序的排序流程

• 首先设定一个分界值，通过该分界值将数组分成左右两部分。
• 将大于或等于分界值的数据集中到数组右边，小于分界值的数据集中到数组的左边。此时，左边部分中各元素都小于或等于分界值，而右边部分中各元素都大于或等于分界值。
• 然后，左边和右边的数据可以独立排序。对于左侧的数组数据，又可以取一个分界值，将该部分数据分成左右两部分，同样在左边放置较小值，右边放置较大值。右侧的数组数据也可以做类似处理。
• 重复上述过程，可以看出，这是一个递归定义。通过递归将左侧部分排好序后，再递归排好右侧部分的顺序。当左、右两个部分各数据排序完成后，整个数组的排序也就完成了。

总结来说：就是分治+填数

1.4实例说明

以12、10、8、22、5、13、28、21、11我们要将它按从小到大排序排序过程：

详细过程：

设定两个指针 left 和 right，它们初始分别指向待排序序列的左端和右端；此外还要附设一个基准元素 tmp（一般选取第一个，本例中基准tmp的值为 20）。

首先从 right 所指的位置从右向左搜索找到第一个小于 tmp 的元素，然后将其记录在基准元素所在的位置。

接着从 left 所指的位置从左向右搜索找到第一个大于 tmp的元素，然后将其记录在 right 所指向的位置。

然后再从 right 所指向的位置继续从右向左搜索找到第一个小于 tmp 的元素，然后将其记录在 left 所指向的位置。

接着，left 继续从左向右搜索第一个大于 tmp的元素，如果在搜索过程中出现了 left == right ，则说明一趟快速排序结束。此时将 tmp 记录在 left 和 right 共同指向的位置即可。

以上便是一轮快速排序的详细过程

注意：

1. 向下划分至少需要这个组两个数据，才有必要划分，0个或者1个都没有必要
2. 划分时：从右向左找比基准小的（相等）
3. 从左向右找比基准值大的

1.5代码实现

//一次划分函数  核心函数  //返回基准值最终所在下标
int Partition(int *arr, int left, int right)
{
	//先讲arr数组里的[left， right]的第一个值 作为基准值
	int tmp = arr[left];
	while(left < right)
	{
		while(left<right && arr[right] > tmp)//左右边界没有相遇且当前右边的值大于基准值tmp
		right--;
		if(left < right)//如果此时，左右边界没有相遇，那就只能证明右边right找到了一个小于等于基准值tmp的值
		{
			arr[left] = arr[right];
		}
		else
		{
			break;
		}
		while(left<right && arr[left] <= tmp)//左右边界没有相遇且当前左边的值小于等于基准值tmp
		left++;
		if(left < right)//如果此时，左右边界没有相遇，那就只能证明左边left找到了一个大于基准值tmp的值
		{
			arr[right] = arr[left];
		}
		else
		{
			break;
		}
	}
	arr[left] = tmp;//此时 因为 left == right
	return left;//return right ok
}
void Quick(int *arr, int left, int right)
{
	if(left < right)//通过left <right  保证[left, right]这个范围内至少两个数据
	{
		int par = Partition(arr, left, right);
		if(left < par-1)//基准值左半部分  至少有两个值才有必要去递归
		{
			Quick(arr, left, par-1);
		}
		if(par+1 < right)//基准值右半部分  至少有两个值才有必要去递归
		{
			Quick(arr, par+1, right);
		}
	}
}
void QuickSort(int *arr, int len)
{
	Quick(arr, 0, len-1);
}

1.6性能分析

越乱越快，越有序越慢

时间复杂度：

最优情况：O（nlogn）每次数据元素都能平均的分成两个部分。得到一个完全二叉树；

最坏情况： O（n^2）这个数仅有右子树或左子树，比较次数为 （n-1）+（n-2) + (n-3) + … +1=n*(n-1)/2 ；

平均情况：O（nlogn）。

空间复杂度：O（1）。

稳定性：因为关键字的比较和交换是跳跃进行的，会改变数据元素的相对位置；因此，快速排序是一种不稳定的排序方法，但是也是内排序中平均效率最高的排序算法。

（小白一位，如有错误欢迎指正）

到此这篇关于C语言简明讲解快速排序的应用的文章就介绍到这了,更多相关C语言快速排序内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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