快速排序算法的C语言实现及其代码解析

快速排序是一种高效的排序算法，由C. A. R. Hoare在1960年提出。它使用分治法（Divide and Conquer）的策略来把一个序列分为较小和较大的两个子序列，然后递归地排序两个子序列。 快速排序的基本步骤如下： 1. 选择一个元素作为"基准"（pivot）。 2. 重新排列数组，所有比基准值小的元素摆放在基准前面，所有比基准值大的元素摆在基准的后面。在这个分区退出之后，该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区（partition）操作。 3. 递归地（recursive）把小于基准值元素的子序列和大于基准值元素的子序列排序。 快速排序的性能在最坏的情况下为O(n²)，但平均情况下它的速度很快，且平均时间复杂度为O(n log n)。由于快速排序是一种就地排序（不需要额外的存储空间），因此它的空间复杂度为O(log n)。 在C语言中实现快速排序通常会使用一个辅助函数来进行分区操作，并在主函数中递归调用排序函数。以下是快速排序的核心代码实现步骤： 1. 选择一个元素作为基准。 2. 从数组的两端交替向中间扫描，把小于基准的元素移动到基准左边，大于基准的元素移动到基准右边。 3. 递归地对基准左右两边的子数组进行步骤1和步骤2的操作，直到子数组的大小为0或1。 示例代码如下（main.c）： ```c #include <stdio.h> void quickSort(int arr[], int low, int high); int partition(int arr[], int low, int high); void swap(int* a, int* b); int main() { int arr[] = {10, 7, 8, 9, 1, 5}; int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); quickSort(arr, 0, n - 1); printf("Sorted array: \n"); for (int i = 0; i < n; i++) { printf("%d ", arr[i]); } printf("\n"); return 0; } void quickSort(int arr[], int low, int high) { if (low < high) { int pi = partition(arr, low, high); quickSort(arr, low, pi - 1); quickSort(arr, pi + 1, high); } } int partition(int arr[], int low, int high) { int pivot = arr[high]; int i = (low - 1); for (int j = low; j <= high - 1; j++) { if (arr[j] < pivot) { i++; swap(&arr[i], &arr[j]); } } swap(&arr[i + 1], &arr[high]); return (i + 1); } void swap(int* a, int* b) { int t = *a; *a = *b; *b = t; } ``` 在上述代码中，`quickSort` 函数为快速排序的主要递归函数，负责调用 `partition` 函数进行数组的分区，并递归地对分区后的子数组进行排序。`partition` 函数用于找到基准的正确位置，并对数组元素进行重新排序。`swap` 函数用于交换两个元素的值。 通常，快速排序算法的性能与基准选择策略有很大关系。如果每次都选择第一个元素或最后一个元素作为基准，则在数据已经有序或接近有序的情况下，性能会退化到最坏的情况。因此，随机选择基准、使用中位数法或其他更复杂的策略可以改善最坏情况下的性能。 阅读 README.txt 文件通常可以获得关于如何编译运行程序以及对代码中特定部分的解释或作者的一些其他说明的信息。由于文件列表中包含 README.txt，你应当检查该文件以获得可能的额外信息，例如编译指令、运行示例、性能提示或特定的实现细节。