快速排序是一种高效的排序算法,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(Divide and Conquer)。在这个算法中,选择一个基准值,然后将数组分为两部分,一部分的元素都比基准值小,另一部分的元素都比基准值大。接着对这两部分再分别进行快速排序,这个过程会递归地进行,直到所有元素都在其最终位置上,排序完成。
上述代码中实现了一个快速排序算法,用于对包含学生ID和姓名的结构体数组进行排序。定义了一个名为`student`的结构体,包含两个字段:`id`(整型)和`name`(字符数组),以及指向该结构体的指针`pStudent`。数组`students`包含了20个预定义的学生对象。
`quickSort`函数是快速排序的核心。它接受一个`student`类型的数组`students`和其长度`length`作为参数。函数首先检查长度是否大于1,因为如果长度为1或更小,数组已经是有序的,无需排序。接着,它选择数组的第一个元素作为基准值(`flag`),并进行分区操作。分区操作通过两个指针`i`和`j`实现,分别从数组的起始和结束位置向中间移动。当`i`指向的元素大于或等于`flag`,`j`指向的元素小于或等于`flag`时,交换这两个元素的位置。这个过程会使得`i`右侧的元素都小于`flag`,`j`左侧的元素都大于`flag`,最后将`flag`放到正确的位置(即`i`和`j`相遇的位置)。
分区完成后,`quickSort`函数递归地对左右两个子数组进行排序。递归调用时,使用`&students[0]`和`&students[j+1]`来分别表示左子数组和右子数组的起始位置,并根据当前子数组的大小调整长度参数。
在主函数`main`中,首先输出排序前的数组,然后调用`quickSort`对数组进行排序,最后输出排序后的结果。为了便于阅读,数组的每个元素在输出时按5个一组换行。
这个快速排序算法的效率取决于基准值的选择,通常使用“三数取中”策略可以提高效率,即从数组的首、尾和中间选取三个值,取中间值作为基准。此外,快速排序在最坏的情况下(输入数组已排序或逆序)时间复杂度为O(n^2),但在平均情况下为O(n log n)。由于其递归特性,快速排序在内存使用上也有一定的开销,但总体来说,它是实现大规模数据排序的高效算法之一。