优化版快速排序法:选择中间元素为轴

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"这篇文档是关于C语言实现的经典算法——快速排序法的第二部分,主要讲解如何通过选择中间元素作为轴来提升快速排序的效率。快速排序是一种高效的排序算法,其核心在于选取合适的轴值并以此进行分区操作,将数组分为已排序和未排序两部分,然后递归地对这两部分进行排序。文中提供了完整的C代码示例,用于生成随机数组并进行排序展示。" 快速排序法是一种广泛应用的内部排序算法,由英国计算机科学家C.A.R. Hoare在1960年提出。它的基本思想是分治法,将一个大问题分解成若干个小问题来解决。快速排序的核心在于选取一个轴值(pivot),然后将数组分为两个子数组:一个子数组的所有元素都小于轴值,另一个子数组的所有元素都大于或等于轴值。接着,对这两个子数组分别进行快速排序,直到所有元素都在正确的位置上。 在给出的代码中,`quicksort()` 函数实现了快速排序的逻辑。它首先检查左边界`left`是否小于右边界`right`,如果满足条件,说明还有元素需要排序。函数首先选取中间元素`number[(left+right)/2]`作为轴值`s`,然后用两个指针`i`和`j`分别从左侧和右侧向轴值靠拢,找到第一个大于轴值的元素`i`和第一个小于轴值的元素`j`,当`i`大于等于`j`时结束循环,并交换这两个元素的位置。这样,轴值被放置到正确的位置,然后对轴值左侧的子数组`[left, i-1]`和右侧的子数组`[j+1, right]`递归调用`quicksort()`函数进行排序。 `main()` 函数初始化了一个大小为10的整数数组`number[]`,并填充了随机数。在排序前,数组元素打印出来,以便于比较排序前后的变化。排序完成后,再次打印数组,展示了快速排序的效果。 快速排序的平均时间复杂度是O(n log n),在最好的情况下,即每次都能均匀划分数组,性能非常优秀。然而,在最坏的情况下,例如数组已经完全有序,快速排序的时间复杂度会退化到O(n^2)。为了避免这种情况,实际应用中通常会采用一些策略来改进轴值的选择,如三数取中法,选取数组首、尾、中间三个元素的中位数作为轴值,以提高算法的稳定性。 总结来说,这个文档深入浅出地介绍了快速排序的基本概念和C语言实现,对于理解快速排序的原理和实践具有很高的参考价值。