C语言实现快速排序算法
快速排序是一种分治排序算法,它将数组划分为两个部分,然后分别对两个部分进行排序。我们将看到,划分的准确位置取决于输入数组中元素的初始位置。关键在于划分过程,它重排数组,使得以下三个条件成立:(i)对于某个i,a[i]在最终位置上(ii)a[left],...,a[i-1]中的元素都比a[i]小(iii)a[i+1],...a[right]中的元素都比a[i]大。
在划分过程中,我们使用一般策略来实现划分。我们任选一个a[right]作为划分元素,这个元素划分后将在最终的位置上。然后,从数组的左端开始扫描,直到找到一个大于划分元素的元素;再从数组的右端开始扫描,直到找到一个小于划分元素的元素。使扫描停止的两个元素,显然在最终划分的数组中的位置相反,因此交换这两个元素。继续这一过程,我们就可以保证数组中位于左侧指针左侧的元素都比划分元素小,位于右侧指针右侧的元素都比划分元素大。
划分循环使得i增加j减小,while保持一个不变的性质-i左侧没有元素比temp大,j右侧没有元素比temp小。一直到两个指针相遇,我们就交换a[i]和a[right],即将v赋给a[i],这样v左侧的元素都小于等于v,v右侧的元素都大于等于v,结束了划分过程。
快速排序的递归算法实现了快速排序的递归过程。我们使用递归函数qsort来实现快速排序的递归算法。函数qsort将数组分为两个部分,然后对每个部分进行排序。递归调用qsort函数,直到数组中每个元素都在正确的位置上。
非递归快速排序实现了快速排序的非递归算法。我们使用一个显式的下推栈,使用向栈中压入参数和过程调用/退出不断地从栈中弹出参数来替代递归调用。这样,我们可以避免递归调用带来的额外开销。
快速排序算法的时间复杂度为O(n log n),空间复杂度为O(log n)。快速排序算法的优点是它能够快速地排序大规模的数组,并且它的实现代码简单易懂。但是,快速排序算法的缺点是它的不稳定性,即它可能会改变相同元素的相对顺序。
快速排序算法是一种高效且广泛应用的排序算法,它具有广泛的应用前景。