C語言簡明講解快速排序的應用

2022-05-21 16:00:12

快速排序

快速排序,說白了就是給基準資料找其正確索引位置的過程

1.1快速排序引入

希爾排序相當於直接插入排序的升級，他們屬於插入排序類；堆排序相當於簡單選擇排序的升級，他們同屬於選擇排序類；而對於交換排序類的氣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，通過該分界值將陣列分成左右兩部分。
將大於或等於分界值的資料集中到陣列右邊，小於分界值的資料集中到陣列的左邊。此時，左邊部分中各元素都小於或等於分界值，而右邊部分中各元素都大於或等於分界值。
然後，左邊和右邊的資料可以獨立排序。對於左側的陣列資料，又可以取一個分界值，將該部分資料分成左右兩部分，同樣在左邊放置較小值，右邊放置較大值。右側的陣列資料也可以做類似處理。
重複上述過程，可以看出，這是一個遞迴定義。通過遞迴將左側部分排好序後，再遞迴排好右側部分的順序。當左、右兩個部分各資料排序完成後，整個陣列的排序也就完成了。

總結來說：就是分治+填數

1.4範例說明

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：

設定兩個指標 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尋找到第一個小於 tmp 的元素，然後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尋找到第一個大於 tmp的元素，然後將其記錄在 right 所指向的位置。

然後再從 right 所指向的位置繼續從右向左搜尋找到第一個小於 tmp 的元素，然後將其記錄在 left 所指向的位置。

接著，left 繼續從左向右搜尋第一個大於 tmp的元素，如果在搜尋過程中出現了 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：

向下劃分至少需要這個組兩個資料，才有必要劃分，0個或者1個都沒有必要
劃分時：從右向左找比基準小的（相等）
從左向右找比基準值大的

1.5程式碼實現

//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陣列裡的[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於基準值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找到了一個小於等於基準值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於等於基準值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找到了一個大於基準值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]這個範圍內至少兩個資料
	{
		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迴
		{
			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迴
		{
			Quick(arr, par+1, right);
		}
	}
}
void QuickSort(int *arr, int len)
{
	Quick(arr, 0, len-1);
}