C语言实现快速排序
我觉得冒泡排序是比较简单的；所以今天我们实现一个叫做快速排序的；
Problem
你想要将（4，3，5，1，2）排序成（1，2，3，4，5）
你决定使用最简单的快速排序；
Solution
首先，打开你的terminal，我写得C代码通常都是用vi编辑，gcc编译；
vim quickSortSample.c
因为，快速排序需要对数据进行分割然后处理，再分割再处理；
显然需要一个递归的过程；
所以，我们先把递归结束条件写好；
#include <stdio.h>
void quick_sort( int *a, int n)
{
int i, j, p, tmp;
if (n < 2) return;
}
也就是说，当输入只有一个数字就没有必要排序啦！直接返回；
void quick_sort( int *a, int n)
{
int i, j, p, tmp;
if (n < 2) return;
p = a[n / 2]; // Get the middle element as pivot ..
for ( i = 0, j = n -1;; i++, j--) {
//TODO ...
}
}
注意： p = a[n / 2];的目地是获取数组中得中间位置的数据；
我们都知道，数组下标是整数，因此，如果n=3那么n/2应该是1，此时正好平分数组；
若是，n=4那么n/2应该是2,而此时它们就不完全是平分数组啦；
for循环的作用是为了从前后两个方向分别遍历；
void quick_sort( int *a, int n)
{
int i, j, p, tmp;
if (n < 2) return;
p = a[n / 2]; // Get the middle element as pivot ..
for ( i = 0, j = n -1;; i++, j--) {
while (a[i] < p)
i++;
while (p < a[j])
j--;
}
}
注意：我们在for循环中又进行啦while循环；
它的作用是对元素进行遍历，假设左边的数据没有p中保存的元素大，那么继续寻找，并且把i自增；
当找到比p大的或者相等得则停止第一个while循环；
例如：如果数组(2,5,3,1,4)那么p显然是3,当while循环发现5大于3时停止循环，此时i=1；
同理，第二个while循环中，p依然是3，当while循环第一次发现4大于3则继续循环此时j=4；
当while循环到j=3时，得到的元素是1，1不大于3所以停止循环，此时得到的j=3；
好啦！那么我们知道在for循环中没有明确指定循环停止条件；
它该什么时候停止呢？
void quick_sort( int *a, int n)
{
int i, j, p, tmp;
if (n < 2) return;
p = a[n / 2]; // Get the middle element as pivot ..
for ( i = 0, j = n -1;; i++, j--) {
while (a[i] < p)
i++;
while (p < a[j])
j--;
if ( i >= j)
break;
}
}
注意：当i>=j意味着此时数据已经全部遍历完了；
因为i与j分布在数组左右两部分，当它们重合，当然也就表明它们遍历完啦；
刚才，我们的两个while循环分别找到啦一个左边比p大得元素，和一个右边比p小的数字；
显然这两个元素应该交换位置的；
那么怎么实现呢；
void quick_sort( int *a, int n)
{
int i, j, p, tmp;
if (n < 2) return;
p = a[n / 2]; // Get the middle element as pivot ..
for ( i = 0, j = n -1;; i++, j--) {
while (a[i] < p)
i++;
while (p < a[j])
j--;
if ( i >= j)
break;
tmp = a[i]; a[i] = a[j]; a[j] = tmp; //swap both ..
}
}
我们看到了，在冒泡排序中也用到得交换语句；
此时我们完全遍历了一遍数组；
我们在main函数中测试一下；
#include <stdio.h>
void quick_sort( int *a, int n)
{
int i, j, p, tmp;
if (n < 2) return;
p = a[n / 2]; // Get the middle element as pivot ..
for ( i = 0, j = n -1;; i++, j--) {
while (a[i] < p)
i++;
while (p < a[j])
j--;
if ( i >= j)
break;
tmp = a[i]; a[i] = a[j]; a[j] = tmp; //swap both ..
}
}
int main(void)
{
int a[] = { 2, 5, 3, 1, 4};
int n = sizeof a /sizeof a[0];
int i;
for (i = 0; i < n; i++)
printf("%d%s", a[i], i == n -1 ? "\n" : " ");
quick_sort(a, n);
for (i = 0; i < n; i++)
printf("%d%s", a[i], i == n -1 ? "\n" : " ");
return 0;
}
main函数的语句都非常容易懂，就不解释啦；
看看编译运行的结果：
显然，运行的结果是我们预期的；
3左边的都比3小啦！那若果数据多一些呢；
比如{ 2, 5, 7, 3, -1, 1, 4}我们会发现左边有两个元素都比3大，理论上要进行两次交换；
显然当它交换完[1]与[5]元素后，它又是怎么继续的我们关心这个问题；
显然交换完数据后，又进入for循环；
for循环没有结束条件，因此，i++,j--完成后，此时i=2,j=4；
接下来执行两个while发现，第一个while发现a[2]是7 不小于p此时不执行i++；
同样在第二个while中也发现a[4]是-1不大于p此时不执行j--；
然后到if语句不成立，因此继续进行数据交换；
测试如下数据；
#include <stdio.h>
void quick_sort( int *a, int n)
{
int i, j, p, tmp;
if (n < 2) return;
p = a[n / 2]; // Get the middle element as pivot ..
for ( i = 0, j = n -1;; i++, j--) {
while (a[i] < p)
i++;
while (p < a[j])
j--;
if ( i >= j)
break;
tmp = a[i]; a[i] = a[j]; a[j] = tmp; //swap both ..
}
}
int main(void)
{
int a[] = { 2, 5, 7, 3, -1, 1, 4};
int n = sizeof a /sizeof a[0];
int i;
for (i = 0; i < n; i++)
printf("%d%s", a[i], i == n -1 ? "\n" : " ");
quick_sort(a, n);
for (i = 0; i < n; i++)
printf("%d%s", a[i], i == n -1 ? "\n" : " ");
return 0;
}
我们会得到如下结果：
显然，我们已经得到啦p左边都是小于p的；
右边则是大于p的；
符合我们的设想；
为了把整个数组正确排序，我们需要分别又对两部分重复一遍刚才的操作；
好，我们递归的调用函数，并且把数组的两部分元素传递到函数中;
void quick_sort( int *a, int n)
{
int i, j, p, tmp;
if (n < 2) return;
p = a[n / 2]; // Get the middle element as pivot ..
for ( i = 0, j = n -1;; i++, j--) {
while (a[i] < p)
i++;
while (p < a[j])
j--;
if ( i >= j)
break;
tmp = a[i]; a[i] = a[j]; a[j] = tmp; //swap both ..
}
quick_sort( a, i);
quick_sort( a + i, n - i);
}
注意：
第一个递归调用处理数组的前部分，a对应的是数组的首地址，i是指对应的元素个数；
第二个递归调用处理数组后部分，a + i指的当然是首地址加偏移地址，如果你对偏移地址有问题的话，应该看看计算机寻址方式的资料啦；
接下来看运行结果：
最后，我们把所有代码附上:
#include <stdio.h>
void quick_sort( int *a, int n)
{
int i, j, p, tmp;
if (n < 2) return;
p = a[n / 2]; // Get the middle element as pivot ..
for ( i = 0, j = n -1;; i++, j--) {
while (a[i] < p)
i++;
while (p < a[j])
j--;
if ( i >= j)
break;
tmp = a[i]; a[i] = a[j]; a[j] = tmp; //swap both ..
}
quick_sort( a, i);
quick_sort( a + i, n - i);
}
int main(void)
{
int a[] = { 2, 5, 7, 3, -1, 1, 4};
int n = sizeof a /sizeof a[0];
int i;
for (i = 0; i < n; i++)
printf("%d%s", a[i], i == n -1 ? "\n" : " ");
quick_sort(a, n);
for (i = 0; i < n; i++)
printf("%d%s", a[i], i == n -1 ? "\n" : " ");
return 0;
}