算法篇：快速排序

Posted 2021-05-11 一口吃成大胖纸

理解复杂数据结构或算法的最佳方法是直观的感受它们的实际作用。向大家一个推荐关于学习算法的可视化网站。由旧金山大学搭建，链接如下（不确定中国大陆地区是否需要梯子）：

https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/Algorithms.html

1. 快速排序概述

• 快速排序算法被列为二十世纪十大算法之一，由Tony Hoare设计出来。

• 快速排序是冒泡排序的升级，属于交换排序类。

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2. 快速排序思路

• 以上图片非常直观的反应快速排序的思路：Divide-and-Conquer。我个人理解为分而治之。这个策略不管是在生活还是算法中都是经常用到的，遇见一个难题时，将大问题切成多个小问题（多个步骤），然后再逐个解决或实现。

• 快速排序：选取一个基准值，通过一趟排序将待排序的数列分割成左右的两个数列，左边的数列均比右边的数列小（也比基准值小），然后再重复以上步骤将这两个数列分别分割成左右两个数列，以达到整个序列有序的目的。

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3. 快速排序实现步骤

1. 在待排序的数列中，首先选出一个数字作为基准值。

2. 把小于基准值的数移动到待排序数列的左边。

3. 把大于基准值的数移动到待排序数列的右边。

4. 此时，数列被分为左右两个数列，分别对左右两个两个重复1、2、3步操作（也就是递归调用，自己再次调用自己两次，至于为什么是两次是因为分词我们切割时分为的是左右两个数列，所以要对左右两个数列分别完成排序）。

5. 直到各个区块只有一个数为止，此时数列已经排序完成（简单来讲就是当左右两边数列的游标相遇时，则说明数列只剩当前一个元素，已经无法再分割）。

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4. 代码实现（C语言版）

#include <stdio.h>
/* 函数声明*/void printfArray(int* testArray, int count);void swapValue(int *value1, int *value2);void quickSort(int* testArray, int begin, int end);
/* main */int main (void){ int testArray[10] = { 6, 1, 2, 7, 9, 3, 4, 5, 8, 9 }; printf("排序前：");  printfArray(testArray, 10);  //output  quickSort(testArray, 0, 9);  //快速排序 printf("排序后：");  printfArray(testArray, 10);  //output
 return 0;}
/* 打印数组 */void printfArray (int *testArray, int count){ int i = 0; while (i < count) { printf("%d ", testArray[i]); ++i; } printf("\n");}
/* 交换两数 */void swapValue(int *value1, int *value2){ int temp = *value1; *value1 = *value2; *value2 = temp;}
/* 快速排序 */void quickSort(int* testArray, int begin, int end){ /* 终止条件 */ if (begin < end) { int key = testArray[begin]; //选择首端为基准值 int i = begin; int j = end;
 /* 终止条件 */ while (i != j) { /* 1.从尾端开始与基准值比较，如果尾端值大于基准值，则尾端向前移一位。*/ while (i < j && testArray[j] > key) // i<j ：保证i始终在j的前面 { j--; //尾端向前移一位 }/* 2.如果跳出循环说明：尾端值小于基准值交换移动权限；或i>j比较结束 */  /* 1.如果首端值小于基准值，则首端向后移一位。*/ while (i < j && testArray[i] <= key) { ++i; //首端向后移动一位 }/* 2.如果跳出循环说明：首端值大于基准值，交换移动权限；或i>j比较结束 */
 /* 3.当以上while循环不成立时，交换首端值与尾端值*/ if (i < j)  { swapValue(&testArray[i], &testArray[j]); //swap      } }    /* 将基准值归位 */     swapValue(&testArray[begin], &testArray[i]);
    /* 递归调用，排序左右两边的数列 */  quickSort(testArray, begin, i - 1); quickSort(testArray, i + 1, end); }}

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5. 算法处理过程图解

以上图片引用至 极客学院wiki

https://wiki.jikexueyuan.com/project/easy-learn-algorithm/fast-sort.html

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6. 算法可视化

Play

以上可观察到，当i遇见比基准值大的数停下，然后交换比较权给j；接着j遇见比基准值小的数时停下，然后交换两数，接着交换比较权给i。直到i，j相遇时本轮比较停止。