C語言快速排序如何應用

今天小編給大家分享一下C語言快速排序如何應用的相關知識點，內容詳細，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。

快速排序

快速排序,說白了就是給基準數據找其正確索引位置的過程

1.1快速排序引入

希爾排序相當于直接插入排序的升級，他們屬于插入排序類；堆排序相當于簡單選擇排序的升級，他們同屬于選擇排序類；而對于交換排序類的冒泡排序升級版本就是快速排序。

1.2快速排序的基本思想

通過一趟排序將待排記錄分割成獨立的兩部分，其中一部分記錄的關鍵字比另一部分記錄的關鍵字小，則可分別對這兩部分記錄繼續進行排序，以達到整個排序的目的。

1.3快速排序的排序流程

• 首先設定一個分界值，通過該分界值將數組分成左右兩部分。

• 將大于或等于分界值的數據集中到數組右邊，小于分界值的數據集中到數組的左邊。此時，左邊部分中各元素都小于或等于分界值，而右邊部分中各元素都大于或等于分界值。

• 然后，左邊和右邊的數據可以獨立排序。對于左側的數組數據，又可以取一個分界值，將該部分數據分成左右兩部分，同樣在左邊放置較小值，右邊放置較大值。右側的數組數據也可以做類似處理。

• 重復上述過程，可以看出，這是一個遞歸定義。通過遞歸將左側部分排好序后，再遞歸排好右側部分的順序。當左、右兩個部分各數據排序完成后，整個數組的排序也就完成了。

總結來說：就是分治+填數

1.4實例說明

以12、10、8、22、5、13、28、21、11我們要將它按從小到大排序排序過程：

詳細過程：

設定兩個指針 left 和 right，它們初始分別指向待排序序列的左端和右端；此外還要附設一個基準元素 tmp（一般選取第一個，本例中基準tmp的值為 20）。

首先從 right 所指的位置從右向左搜索找到第一個小于 tmp 的元素，然后將其記錄在基準元素所在的位置。

接著從 left 所指的位置從左向右搜索找到第一個大于 tmp的元素，然后將其記錄在 right 所指向的位置。

然后再從 right 所指向的位置繼續從右向左搜索找到第一個小于 tmp 的元素，然后將其記錄在 left 所指向的位置。

接著，left 繼續從左向右搜索第一個大于 tmp的元素，如果在搜索過程中出現了 left == right ，則說明一趟快速排序結束。此時將 tmp 記錄在 left 和 right 共同指向的位置即可。

以上便是一輪快速排序的詳細過程

注意：

1. 向下劃分至少需要這個組兩個數據，才有必要劃分，0個或者1個都沒有必要

2. 劃分時：從右向左找比基準小的（相等）

3. 從左向右找比基準值大的

1.5代碼實現

//一次劃分函數  核心函數  //返回基準值最終所在下標
int Partition(int *arr, int left, int right)
{
	//先講arr數組里的[left， right]的第一個值 作為基準值
	int tmp = arr[left];
	while(left < right)
	{
		while(left<right && arr[right] > tmp)//左右邊界沒有相遇且當前右邊的值大于基準值tmp
		right--;
		if(left < right)//如果此時，左右邊界沒有相遇，那就只能證明右邊right找到了一個小于等于基準值tmp的值
		{
			arr[left] = arr[right];
		}
		else
		{
			break;
		}
		while(left<right && arr[left] <= tmp)//左右邊界沒有相遇且當前左邊的值小于等于基準值tmp
		left++;
		if(left < right)//如果此時，左右邊界沒有相遇，那就只能證明左邊left找到了一個大于基準值tmp的值
		{
			arr[right] = arr[left];
		}
		else
		{
			break;
		}
	}
	arr[left] = tmp;//此時 因為 left == right
	return left;//return right ok
}
void Quick(int *arr, int left, int right)
{
	if(left < right)//通過left <right  保證[left, right]這個范圍內至少兩個數據
	{
		int par = Partition(arr, left, right);
		if(left < par-1)//基準值左半部分  至少有兩個值才有必要去遞歸
		{
			Quick(arr, left, par-1);
		}
		if(par+1 < right)//基準值右半部分  至少有兩個值才有必要去遞歸
		{
			Quick(arr, par+1, right);
		}
	}
}
void QuickSort(int *arr, int len)
{
	Quick(arr, 0, len-1);
}

1.6性能分析

越亂越快，越有序越慢

時間復雜度：

最優情況：O（nlogn）每次數據元素都能平均的分成兩個部分。得到一個完全二叉樹；

最壞情況： O（n^2）這個數僅有右子樹或左子樹，比較次數為 （n-1）+（n-2) + (n-3) + … +1=n*(n-1)/2 ；

平均情況：O（nlogn）。

空間復雜度：O（1）。

穩定性：因為關鍵字的比較和交換是跳躍進行的，會改變數據元素的相對位置；因此，快速排序是一種不穩定的排序方法，但是也是內排序中平均效率最高的排序算法。

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