C语言实现快速排序
我觉得冒泡排序是比较简单的;
所以今天我们实现一个叫做快速排序的;
Problem
你想要将(4,3,5,1,2)排序成(1,2,3,4,5)
你决定使用最简单的快速排序;
Solution
首先,打开你的terminal,我写得C代码通常都是用vi编辑,gcc编译;
vim quickSortSample.c
因为,快速排序需要对数据进行分割然后处理,再分割再处理;
显然需要一个递归的过程;
所以,我们先把递归结束条件写好;
#include <stdio.h> void quick_sort( int *a, int n)
{
int i, j, p, tmp;
if (n < ) return;
}
也就是说,当输入只有一个数字就没有必要排序啦!直接返回;
void quick_sort( int *a, int n)
{
int i, j, p, tmp;
if (n < ) return; p = a[n / ]; // Get the middle element as pivot .. for ( i = , j = n -;; i++, j--) { //TODO ... }
}
注意: p = a[n / 2];的目地是获取数组中得中间位置的数据;
我们都知道,数组下标是整数,因此,如果n=3那么n/2应该是1,此时正好平分数组;
若是,n=4那么n/2应该是2,而此时它们就不完全是平分数组啦;
for循环的作用是为了从前后两个方向分别遍历;
void quick_sort( int *a, int n)
{
int i, j, p, tmp;
if (n < ) return; p = a[n / ]; // Get the middle element as pivot .. for ( i = , j = n -;; i++, j--) {
while (a[i] < p)
i++;
while (p < a[j])
j--;
}
}
注意:我们在for循环中又进行啦while循环;
它的作用是对元素进行遍历,假设左边的数据没有p中保存的元素大,那么继续寻找,并且把i自增;
当找到比p大的或者相等得则停止第一个while循环;
例如:如果数组(2,5,3,1,4)那么p显然是3,当while循环发现5大于3时停止循环,此时i=1;
同理,第二个while循环中,p依然是3,当while循环第一次发现4大于3则继续循环此时j=4;
当while循环到j=3时,得到的元素是1,1不大于3所以停止循环,此时得到的j=3;
好啦!那么我们知道在for循环中没有明确指定循环停止条件;
它该什么时候停止呢?
void quick_sort( int *a, int n)
{
int i, j, p, tmp;
if (n < ) return; p = a[n / ]; // Get the middle element as pivot .. for ( i = , j = n -;; i++, j--) {
while (a[i] < p)
i++;
while (p < a[j])
j--;
if ( i >= j)
break;
}
}
注意:当i>=j意味着此时数据已经全部遍历完了;
因为i与j分布在数组左右两部分,当它们重合,当然也就表明它们遍历完啦;
刚才,我们的两个while循环分别找到啦一个左边比p大得元素,和一个右边比p小的数字;
显然这两个元素应该交换位置的;
那么怎么实现呢;
void quick_sort( int *a, int n)
{
int i, j, p, tmp;
if (n < ) return; p = a[n / ]; // Get the middle element as pivot .. for ( i = , j = n -;; i++, j--) {
while (a[i] < p)
i++;
while (p < a[j])
j--;
if ( i >= j)
break;
tmp = a[i]; a[i] = a[j]; a[j] = tmp; //swap both ..
}
}
我们看到了,在冒泡排序中也用到得交换语句;
此时我们完全遍历了一遍数组;
我们在main函数中测试一下;
#include <stdio.h> void quick_sort( int *a, int n)
{
int i, j, p, tmp;
if (n < ) return; p = a[n / ]; // Get the middle element as pivot .. for ( i = , j = n -;; i++, j--) {
while (a[i] < p)
i++;
while (p < a[j])
j--;
if ( i >= j)
break;
tmp = a[i]; a[i] = a[j]; a[j] = tmp; //swap both ..
}
} int main(void)
{
int a[] = { , , , , };
int n = sizeof a /sizeof a[];
int i;
for (i = ; i < n; i++)
printf("%d%s", a[i], i == n - ? "\n" : " ");
quick_sort(a, n);
for (i = ; i < n; i++)
printf("%d%s", a[i], i == n - ? "\n" : " "); return ;
}
main函数的语句都非常容易懂,就不解释啦;
看看编译运行的结果:
显然,运行的结果是我们预期的;
3左边的都比3小啦!那若果数据多一些呢;
比如{ 2, 5, 7, 3, -1, 1, 4}我们会发现左边有两个元素都比3大,理论上要进行两次交换;
显然当它交换完[1]与[5]元素后,它又是怎么继续的我们关心这个问题;
显然交换完数据后,又进入for循环;
for循环没有结束条件,因此,i++,j--完成后,此时i=2,j=4;
接下来执行两个while发现,第一个while发现a[2]是7 不小于p此时不执行i++;
同样在第二个while中也发现a[4]是-1不大于p此时不执行j--;
然后到if语句不成立,因此继续进行数据交换;
测试如下数据;
#include <stdio.h> void quick_sort( int *a, int n)
{
int i, j, p, tmp;
if (n < ) return; p = a[n / ]; // Get the middle element as pivot .. for ( i = , j = n -;; i++, j--) {
while (a[i] < p)
i++;
while (p < a[j])
j--;
if ( i >= j)
break;
tmp = a[i]; a[i] = a[j]; a[j] = tmp; //swap both ..
}
} int main(void)
{
int a[] = { , , , , -, , };
int n = sizeof a /sizeof a[];
int i;
for (i = ; i < n; i++)
printf("%d%s", a[i], i == n - ? "\n" : " ");
quick_sort(a, n);
for (i = ; i < n; i++)
printf("%d%s", a[i], i == n - ? "\n" : " "); return ;
}
我们会得到如下结果:
显然,我们已经得到啦p左边都是小于p的;
右边则是大于p的;
符合我们的设想;
为了把整个数组正确排序,我们需要分别又对两部分重复一遍刚才的操作;
好,我们递归的调用函数,并且把数组的两部分元素传递到函数中;
void quick_sort( int *a, int n)
{
int i, j, p, tmp;
if (n < ) return; p = a[n / ]; // Get the middle element as pivot .. for ( i = , j = n -;; i++, j--) {
while (a[i] < p)
i++;
while (p < a[j])
j--;
if ( i >= j)
break;
tmp = a[i]; a[i] = a[j]; a[j] = tmp; //swap both ..
} quick_sort( a, i);
quick_sort( a + i, n - i);
}
注意:
第一个递归调用处理数组的前部分,a对应的是数组的首地址,i是指对应的元素个数;
第二个递归调用处理数组后部分,a + i指的当然是首地址加偏移地址,如果你对偏移地址有问题的话,应该看看计算机寻址方式的资料啦;
接下来看运行结果:
最后,我们把所有代码附上:
#include <stdio.h> void quick_sort( int *a, int n)
{
int i, j, p, tmp;
if (n < ) return; p = a[n / ]; // Get the middle element as pivot .. for ( i = , j = n -;; i++, j--) {
while (a[i] < p)
i++;
while (p < a[j])
j--;
if ( i >= j)
break;
tmp = a[i]; a[i] = a[j]; a[j] = tmp; //swap both ..
} quick_sort( a, i);
quick_sort( a + i, n - i);
} int main(void)
{
int a[] = { , , , , -, , };
int n = sizeof a /sizeof a[];
int i;
for (i = ; i < n; i++)
printf("%d%s", a[i], i == n - ? "\n" : " ");
quick_sort(a, n);
for (i = ; i < n; i++)
printf("%d%s", a[i], i == n - ? "\n" : " "); return ;
}
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