快速排序是一种高效的排序算法,其基本思想是通过一趟排序将待排记录分隔成独立的两部分,其中一部分记录的关键字均比另一部分记录的关键字小,然后对这两部分记录分别进行快速排序,最终完成整个序列的排序。
快速排序的具体步骤如下:
选择基准:
从数列中挑出一个数作为基准数(pivot),通常选取第一个数。
分区操作(Partition):
重新排序数组,所有比基准数小的数放在基准数前面,所有比基准数大的数放在基准数后面。在这个分区退出之后,该基准数就处于数列的中间位置。这个称为分区(partition)操作。
递归排序子数列:
递归地将小于基准数元素的子数列和大于基准数元素的子数列排序。
下面是一个简单的C语言实现示例:
```c
include
void swap(int *a, int *b) {
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
int partition(int arr[], int left, int right) {
int pivot = arr[left]; // 将第一个元素作为基准数
int i = left;
int j = right;
while (i < j) {
// 从右往左找到第一个小于基准数的元素
while (i < j && arr[j] >= pivot) {
j--;
}
if (i < j) {
swap(&arr[i], &arr[j]);
i++;
}
// 从左往右找到第一个大于基准数的元素
while (i < j && arr[i] <= pivot) {
i++;
}
if (i < j) {
swap(&arr[i], &arr[j]);
j--;
}
}
swap(&arr[i], &arr[left]);
return i;
}
void quickSort(int arr[], int left, int right) {
if (left < right) {
int pi = partition(arr, left, right);
quickSort(arr, left, pi - 1);
quickSort(arr, pi + 1, right);
}
}
void showarry(int *A, int len) {
for (int i = 0; i < len; i++) {
printf("%d ", A[i]);
}
printf("\n");
}
int main() {
int arr[] = {10, 7, 8, 9, 1, 5};
int n = sizeof(arr) / sizeof(arr);
quickSort(arr, 0, n - 1);
showarry(arr, n);
return 0;
}
```
在这个示例中,`quickSort` 函数是递归的,它不断地将数组分成两部分,并对每一部分进行排序,直到整个数组有序。`partition` 函数用于找到基准数的正确位置,并返回该位置。
快速排序的平均时间复杂度为 \(O(n \log n)\),在最坏情况下为 \(O(n^2)\),但通过选择合适的基准数可以避免最坏情况的发生。